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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESIQIE

2IM42

“Obtención

de Jabón de tocador.

Saponificación de grasas” EQUIPO: 4

LOYO HERMIDA LUIS ALFONSO

ROSA MARTHA PEREZ GUTIERREZ

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OBJETIVOS: Obtener el jabón de tocador por saponificación de aceite de coco y sebo de res. Establecer la importancia del método de saponificación de grasas. Implementación de las definiciones, conceptos, propiedades y características. Identificar el reactivo limitante y el reactivo en exceso. Establecer el estudio de la reacción de esterificación. Manejar el equipo de laboratorio para la saponificación de acuerdo a la bitácora. Identificar los parámetros de control del experimento. Identificar los indicios de reacción en el experimento. Establecer las diferencias entre los procesos de saponificación, hidrólisis y esterificación.

INTRODUCCION La saponificación es una reacción química entre un ácido graso (o un lípido saponificable, portador de residuos de ácidos grasos) y una base o alcalino, en la que se obtiene como principal producto la sal de dicho ácido. Estos compuestos tienen la particularidad de serán fipáticos, es decir tienen una parte polar y otra apolar (o no polar), con lo cual pueden interactuar con sustancias de propiedades dispares. Por ejemplo, los jabones son sales de ácidos grasos y metales alcalinos que se obtienen mediante este proceso. El método de saponificación en el aspecto industrial consiste en hervir la grasa en grandes calderas, añadiendo lentamente sosa cáustica (NaOH), agitándose continuamente la mezcla hasta que comienza esta a ponerse pastosa. La reacción que tiene lugar es la saponificación y los productos son el jabón y la glicerina: grasa + sosa cáustica → jabón + glicerina En resumidas cuentas, al unir una grasa, que está constituida por triglicéridos, a una solución alcalina, constituida por agua y sosa cáustica, los triglicéridos se separan en una molécula de glicerina y tres cadenas de ácidos grasos. Estos

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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas se unen rápidamente a una molécula de sodio y constituyen el jabón, dejando en su interior la glicerina restante. En la práctica, el jabón se fabrica por hidrólisis básica, con hidróxido de sodio o potasio, de grasas animales o aceites vegetales, que son ésteres de ácidos carboxílicos de cadena larga con glicerol. Esta reacción fue descubierta hace más de 2,500 años cuando se encontró que se obtenía cuajo cuando la grasa animal se calentaba con las cenizas de la madera. Por lo tanto, un jabón es la sal de sodio o de potasio de un ácido graso. El grupo carboxilato negativo, es hidrofílico y polar, mientras que la cadena de hidrocarburo es hidrofóbica, no polar y lipofílica, por lo que los jabones tienen carácter antipático.

TIPOS DE GRASAS Los tipos de grasa más comunes emplean como espesante un jabón de calcio (Ca), sodio (Na), o litio (Li). Grasas cálcicas (Ca): Las grasas cálcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena estabilidad mecánica. No se disuelven en agua y son normalmente estables con 1-3% de agua. En otras condiciones el jabón se separa del aceite de manera que la grasa pierde su consistencia normal y pasa de semilíquida a líquida. Por eso no debe utilizarse en mecanismos cuya temperatura sea mayor a 60ºC. Las grasas cálcicas con aditivos de jabón de plomo se recomiendan en instalaciones expuestas al agua a temperaturas de hasta 60ºC. Algunas grasas de jabón calcio-plomo también ofrecen buena protección contra el agua salada, y por ello se utilizan en ambientes marinos. No obstante, existen otras grasas cálcicas estabilizadas por otros medios distintos del agua; éstas se pueden emplear a temperaturas de hasta 120ºC; por ejemplo, grasas cálcicas compuestas. Grasas sódicas (Na): Las grasas sódicas se pueden emplear en una mayor gama de temperaturas que las cálcicas. Tienen buenas propiedades de adherencia y obturación. Las grasas sódicas proporcionan buena protección contra la oxidación, ya que absorben el agua, aunque su poder lubricante decrece considerablemente por ello. En la actualidad se utilizan grasas sintéticas para alta temperatura del tipo sodio, capaces de soportar temperaturas de hasta 120ºC.

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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Grasas líticas (Li): Las grasas líticas tienen normalmente una estructura parecida a las cálcicas; suaves y mantecosas. Tienen también las propiedades positivas de las cálcicas y sódicas, pero no las negativas. Su capacidad de adherencia a las superficies metálicas es buena. Su estabilidad a alta temperatura es excelente, y la mayoría de las grasas líticas se pueden utilizar en una gama de temperaturas más amplia que las sódicas. Las grasas líticas son muy poco solubles en agua; las que contienen adición de jabón de plomo, lubrican relativamente, aunque estén mezcladas con mucho agua. No obstante, cuando esto sucede, están de alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones sólo se deberían utilizar si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabón de calcioplomo, esto es, 60ºC. Grasas de jabón compuesto: Este término se emplea para grasas que contienen una sal, así como un jabón metálico, usualmente del mismo metal. Las grasas de jabón de calcio compuesto son las más comunes de este tipo, y el principal ingrediente es el acetato cálcico. Otros ejemplos son compuestos de Li, Na, Ba (Bario), y Al (Aluminio). Las grasas de jabón compuesto permiten mayores temperaturas que las correspondientes grasas convencionales. Grasas espesadas con sustancias inorgánicas: En lugar de jabón metálico se pueden emplear distintas sustancias inorgánicas como espesantes, por ejemplo, bentonita y gel de sílice. La superficie activa utilizada sobre partículas de estas sustancias absorben las moléculas de aceite. Las grasas de este grupo son estables a altas temperaturas y son adecuadas para aplicaciones de alta temperatura; son también resistentes al agua. No obstante, sus propiedades lubricantes decrecen a temperaturas normales. Grasas sintéticas: En este grupo se incluyen las grasas basadas en aceites sintéticos, tales como aceites ésteres y siliconas, que no se oxidan tan rápidamente como los aceites minerales. Las grasas sintéticas tienen por ello un mayor campo de aplicación. Se emplean distintos espesantes, tales como jabón de litio, bentonita y PTFE (teflón). La mayoría de las calidades están de acuerdo a determinadas normas de pruebas militares, normalmente las normas American MIL para aplicaciones y equipos avanzados, tales como dispositivos de control e instrumentación en aeronaves, robots y satélites. A menudo, estas grasas sintéticas tienen poca resistencia al rozamiento a bajas temperaturas, en ciertos casos por bajo de 70º C. Página | 4

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Grasas para bajas temperaturas (LT): Tiene una composición tal que ofrecen poca resistencia, especialmente en el arranque, incluso a temperaturas tan bajas como -50º C. la viscosidad de estas grasas es pequeña, de unos 15mm²/s a 40º C. su consistencia puede variar de NLGI 0 a NLGI 2; estas consistencias precisan unas obturaciones efectivas para evitar la salida de grasa. Grasas para temperaturas medias (MT): Las llamadas grasas y multi-uso¨ están en este grupo. Se recomiendan para equipos con temperaturas de -30 a +110º C; por esto, se puede utilizar en la gran mayoría de los casos. La viscosidad del aceite base debe estar entre 75 y 220mm²/s a 40º C. la consistencia es normalmente 2 ó 3 según la escala NLGI. Grasas para altas temperaturas (HT): Estas grasas permiten temperaturas de hasta +150ºC. Contienen aditivos que mejoran la estabilidad a la oxidación. La viscosidad del aceite base es normalmente de unos 110mm²/s a 40º C, no debiéndose exceder mucho ese valor, ya que la grasas se puede volver relativamente rígida a temperatura de ambiente y provocar aumento del par de rozamiento. Su consistencia es NLGI. Grasas extrema presión (EP): Normalmente una grasa EP contiene compuestos de azufre, cloro ó fósforo y en algunos casos ciertos jabones de plomo. Con ello se obtiene una mayor resistencia de película, esto es, aumenta la capacidad de carga de la película lubricante. Tales aditivos son necesarios en las grasas para velocidades muy lentas y para elementos medianos y grandes sometidos a grandes tensiones. Funcionan de manera que cuando se alcanzan temperaturas suficientemente altas en el exterior de las superficies metálicas, se produce una reacción química en esos puntos que evita la soldadura. La viscosidad del aceite base es de unos 175mm²/s (máx. 200mm²/s) a 40º C. la consistencia suele corresponder a NLGI 2. En general, las grasas EP no se deben emplear a temperaturas menores de -30º C y mayores de +110º C. Grasas anti-engrane (EM): Las grasas con designación EM contienen bisulfuro de molibdeno (MoS2), y proporcionan una película más resistente que los aditivos EP. Son conocidas como las ¨antiengrane¨. También se emplean otros lubricantes sólidos, tales como el grafito.

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Métodos de fabricación de jabones. En esencia el proceso de obtención del jabón, sea industrial o artesano, consta de tres fases: 1) saponificación, 2) sangrado y 3) moldeado. 1. Se hierve la grasa en grandes calderas, se añade lentamente sosa cáustica (NaOH) y se agita continuamente la mezcla hasta que comienza a ponerse pastosa. La reacción que ha tenido lugar recibe el nombre de saponificación y los productos son el jabón y la lejía residual que contiene glicerina: grasa + sosa → jabón + glicerina 2. El jabón obtenido se deposita en la superficie en forma de gránulos. Para que cuaje de una manera completa se le añade sal común (NaCl). Esta operación recibe el nombre de sangrado o salado; con ella se consigue la separación total del jabón (que flotará sobre la disolución de glicerina), de sosa (que no ha reaccionado) y de agua. 3. Ya habiendo realizado el sangrado, el jabón se pasa a otro recipiente o vasija donde se le pueden añadir perfumes, colorantes, productos medicinales, etc. Entonces, todavía caliente, se vierte en moldes, se deja enfriar y se corta en pedazos. El jabón líquido está constituido principalmente por oleato de potasio, preparado por la saponificación del ácido oleico con hidróxido de potasio. También es muy usado (por ser más económico), el Estearato de sodio o palmilato de sodio, análogo al anterior, usando ácido estearílico, esteárico o palmítico e hidróxido sódico, respectivamente. Al mezclar los ácidos grasos (principales componentes de las grasas animales y de los aceites vegetales) con una solución alcalina (hecha a partir de una mezcla de agua y un álcali, como por ejemplo la sosa), se obtiene el jabón (que será realmente suave, porque además el otro subproducto que se obtiene de esta reacción es la glicerina). El álcali es imprescindible para que se produzca esa reacción, pero hay que tener en cuenta que por sí solo es un elemento cáustico muy peligroso, cuyo manejo implica tomar una serie de precauciones muy importantes para manipularlo con seguridad. Los álcalis más utilizados en la fabricación del jabón son la sosa (hidróxido sódico, NaOH) y la potasa (hidróxido potásico, KOH). Por eso, es necesario tener mucha experiencia y unos conocimientos muy amplios sobre los álcalis y sus reacciones químicas, para proceder a realizar una saponificación que ofrezca totales garantías de que el producto final obtenido no entrañe riesgo alguno para la piel. Página | 6

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3) Reacción global:

Síntesis del triglicérido:

Hidrolisis de triglicérido:

Saponificación:

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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas 4) Mecanismo de reacción: i)

ii)

iii)

iv)

v)

.

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USOS Y APLICACIONES Los jabones comerciales se realizan mediante la reacción de saponificación de partir de la mezcla de sustancias grasas, triéster de glicerol y ácidos grasos, comúnmente conocidos como triglicéridos de ácidos grasos y una base fuerte. Las moléculas comprenden una cadena de jabones común de 8 a 19 átomos de carbono, dependiendo de la variedad, junto con una cabeza polar. Desde 1950, jabones tienden a ser distinguidos de otras moléculas de detergente. Sin embargo, la lengua familiar de los laboratorios y fábricas para la conveniencia de los asimilados de jabón (jabón), detergentes (detergentes) o tensoactivos (surfactante). Estos productos a menudo petroquímicos se diferencian más por sus composiciones, características y conformaciones de las propiedades de desgaste de los mecanismos expuestos a continuación. Los jabones vienen en muchas formas, dependiendo de su contenido de agua, la presencia de impurezas de grasa o de otro tipo. Seca, forman sólidos frágiles. Húmedo o saturado de agua, estas fincas aún se deslizan sobre las superficies sólidas, se vuelven blandos o incluso perder su estabilidad dimensional no final. Estas observaciones dan testimonio de su naturaleza común de los coloides, y sus otras formas de espumas, geles. Los jabones, sales de ácidos grasos, específicamente en la realidad no son solubles en agua y en aceite, pero anfifílico, es decir, se colocan en la interface entre las fases agua y aceite inmiscible. En ausencia de una de las fases, forman singulares estructuras moleculares, llamados micelas en agua y micelas inversas en el aceite. Si la proporción de las fases para cambiar un volumen de contenido estructuras equivalentes fases, llamado mesomórfico estados, se organizan, que se caracteriza por una morfología topológica en gotitas y luego, finalmente, cilindros y juntas paralelas. Más allá de la inversión de fase, existen organizaciones similares. En una olla o vasija con agua y jabón, las moléculas de jabón se disponen en monocapas que cubren áreas considerables principalmente a la interfaz agua / aire, como lo demuestra el trabajo de los predecesores de Irving Langmuir. El aire es análogo a un material lipófilo y permite la creación de burbujas y figuras de luz, respetando el principio de las estructuras de energía más bajos, a partir de películas líquidas muy finas de agua jabonosa. Atrapado en el agua, forman micelas que pueden solubilizar la grasa, es decir estabilizar las gotitas de aceite, revestimiento de las grasas que forman emulsiones y o suspensiones estables. Estas propiedades de la superficie Página | 9

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas extraordinaria, humectabilidad de resultado macroscópico de la disminución de la tensión interfacial y en particular la estabilización de polvo microscópico o manchas de grasa quitar fácilmente durante el lavado con la fase acuosa y la colada inclusiva explicar el uso de jabones desde la antigüedad para el lavado o la limpieza de superficies. JABON El jabón es un producto que sirve para la higiene personal y para lavar determinados objetos. Se puede encontrar en pastilla, en polvo, en crema o en líquido. El jabón generalmente son sales sódicas o potásicas resultadas de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún lípido; esta reacción se denomina saponificación. El lípido puede ser de origen vegetal (aceite) o animal (grasa), por ejemplo, manteca de cerdo o aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comúnmente para lavar. Tradicionalmente es un material sólido. En realidad la forma sólida es el compuesto "seco" o sin el agua que está involucrada durante la reacción mediante la cual se obtiene el jabón, y la forma líquida es el jabón "disuelto" en agua, en este caso su consistencia puede ser muy viscosa o muy soluble. Como ocurre con otros muchos productos no está claro cuándo ni cómo se inventó el jabón, y diversos pueblos y leyendas se atribuyen su invención. Según la leyenda, se descubrió en Italia. Cuentan que en el Monte Sapo, cerca de Roma, se hacían sacrificios ceremoniales de animales. En ese mismo monte ardían fuegos para la realización de esas ceremonias de sacrificio. Cuando llovía el agua arrastraba la grasa animal y las cenizas de esos fuegos, que bajaban por riachuelos hasta la base del monte. Los esclavos que lavaban la ropa de sus amos en las aguas que bajaban desde ese monte descubrieron que esas aguas la limpiaban mejor e indagando en la razón de esto descubrieron cómo hacer jabón. Los restos de jabón más antiguos son de origen babilonio y datan del 2800 a. C.

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