PREPARACIÓN DE UN JABÓN: SAPONIFICACIÓN

PREPARACIÓN DE UN JABÓN: SAPONIFICACIÓN

OBJETIVO

Obtener un jabón por reacción de un aceite vegetal con hidróxido de sodio y observar algunas de sus propiedades.

INTRODUCCIÓN

            Aunque el campo principal de aplicación de las grasas y aceites se encuentra en la industria alimentaria, desde un punto de vista industrial hay dos aplicaciones muy importantes de los aceites: la fabricación de jabones y la fabricación de biodiesel.

            Las grasas y aceites pueden ser de origen animal o vegetal. Químicamente son ésteres de ácidos grasos (ácidos carboxílicos de cadena larga) y glicerina. Debido a la estructura de sus moléculas, los aceites son conocidos como triglicéridos (o triacilglicéridos). En la siguiente tabla se citan los ácidos grasos más importantes constituyentes de los triglicéridos. Los cinco primeros (desde el láurico al araquídico) son saturados porque los enlaces entre los átomos de carbono son simples. Los seis siguientes (desde el palmitoleico al erúcico) son insaturados porque entre átomos de carbono hay enlaces dobles (C=C). Está comprobado que los aceites con ácidos grasos insaturados son mejores para la salud humana.

Ácido graso: Nombre (nº de C) y Estructura	Especie en que se encuentra
Láurico (C12): CH3(CH2)10COOH	coco y semillas de palma
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
Linoleico (C18): CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH	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

El jabón es la sal de sodio o de potasio de un ácido graso. Como puede comprobar en la figura, en un jabón un átomo de hidrógeno del ácido carboxílico ha sido sustituido por un átomo de sodio. La característica principal del jabón es la presencia en la molécula de dos zonas de distinta polaridad: una hidrófila (grupo carboxilo) y otra lipófila (cadena de átomos de carbono). 

Así, las moléculas de jabón muestran una fuerte tendencia a colocarse en las interfases, de forma tal, que su grupo polar se encuentre dentro del agua y su grupo apolar se encuentre orientado hacia 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 y por ello reciben el nombre de sustancias tensoativas.

         

Como consecuencia de esta disminución de la tensión superficial los jabones tienen las siguientes propiedades:

- poder detergente o capacidad para eliminar la suciedad  y la grasa de una superficie (piel, tejido etc.);

- poder emulgente o 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.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El jabón se obtiene por reacción de grasas animales o de aceites vegetales con una base fuerte como la sosa, NaOH, o la potasa, KOH, aunque pueden utilizarse otras bases. Este proceso, que da lugar a la hidrólisis de los grupos éster del triglicérido, recibe el nombre de saponificación. Como resultado se obtiene una molécula de glicerina (líquido) y tres moléculas de ácidos carboxílicos (los ácidos grasos). 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.

MATERIAL Y PRODUCTOS

1 vaso de precipitados de 100 ml

            1 vaso de precipitados de 250 ml

            1 vaso de precipitados de 500 ml

            1 varilla de vidrio gruesa

            1 cuentagotas

            1 embudo Buchner

            1 kitasato

            Tubos de ensayo y gradilla

            1 placa calefactora

            Papel indicador de pH

            Hidróxido de sodio, NaOH

            Agua destilada

            Cloruro de sodio, NaCl

            Aceite vegetal

           

EXPERIMENTACIÓN

Consultar la calculadora de saponificación (https://www.pinsapo.com/calculadora/) para establecer las cantidades de aceite e hidróxido de sodio.

-Preparación de la disolución de hidróxido de sodio: Pesar la cantidad necesaria de hidróxido de sodio con ayuda de un vaso de precipitado de 100 ml. A continuación añadir la cantidad de agua indicada por la calculadora.

-Preparación del jabón: En otro vaso de precipitados de 250 ml se colocan los 100 g de aceite y se adiciona la disolución que contiene el hidróxido de sodio. La mezcla se calienta suavemente, agitando constantemente con una varilla de vidrio, durante 15 minutos.

- Precipitación del jabón: La mezcla anterior se deja enfriar y se vierte en un vaso de 500 ml que contenga una disolución fría de 20 g de cloruro de sodio en 100 ml de agua. A continuación se enfría a temperatura ambiente y después se introduce en el congelador del laboratorio. El jabón precipita al enfriar, se filtra a vacío con cuidado de que el poso blanco del fondo, NaCl (de aspecto más pulverulento), no caiga sobre el büchner. Se lava con agua fría, se seca y se realizan las pruebas indicadas a continuación.

Ensayos a realizar

            Se adiciona agua hasta la mitad de un tubo de ensayo, y se disuelven dos espátulas del jabón preparado. Aproximadamente un tercio de dicha disolución se vierte en otro tubo de ensayo y con él se realizan los siguientes ensayos.

1. Se determina la alcalinidad de la disolución de jabón con papel indicador. Si el pH es superior a 9, el jabón es demasiado básico para ser utilizado en cualquier proceso de limpieza.

2. Se agita el tubo con la disolución de jabón para formar espuma y se deja reposar durante 30 segundos. Se mide el nivel de espuma formado y se anotan las observaciones.

3. Se colocan 10 gotas de aceite vegetal en dos tubos de ensayo. Al primero se le adicionan 3 ml de agua destilada y al segundo 3 ml de disolución de jabón. Se agitan vigorosamente los dos tubos, se dejan reposar y se anota lo observado.