O saponificação é a hidrólise básica de um éster. Isso significa que o éster reage com uma base (NaOH ou KOH) de forma irreversível, produzindo álcool e carboxilatos de sódio ou potássio. A palavra significa "fabricação de sabão" e, de fato, é uma das mais antigas reações químicas utilizadas pela humanidade..
Na época da Babilônia, com a ajuda de cinzas coletadas de madeira e plantas e gorduras animais, eles aperfeiçoaram a arte de fazer sabão. Por que gordura animal? A razão é porque ele é rico em triésteres de glicerol (triglicerídeos), e as cinzas de madeira são uma fonte de potássio, o metal básico.
Caso contrário, a reação continua com um rendimento menor, mas o suficiente para refletir seus efeitos nas tintas e em algumas superfícies. É o caso das tintas a óleo, onde os pigmentos são misturados ao óleo (fonte dos ésteres).
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Os ésteres têm um grupo acil (O = C-R), que é suscetível a ataques nucleofílicos, como OH-.
Como os átomos de oxigênio "roubam" a densidade do elétron do átomo de carbono, ele é parcialmente carregado positivamente, ainda mais no caso dos ésteres.
Consequentemente, essa carga positiva atrai espécies negativas capazes de contribuir com elétrons para o átomo de carbono, causando ataque nucleofílico (lado esquerdo da imagem). Como resultado, um intermediário tetraédrico é formado (a segunda molécula da esquerda para a direita).
A carga negativa no oxigênio do intermediário tetraédrico é o produto de um OH- em torno da. Essa carga negativa é então deslocalizada para dar origem ao grupo carbonila, "forçando" a quebra da ligação C-OR '. Da mesma forma, esta deslocalização produz um ácido carboxílico RCOOH e um íon alcóxido R'O-.
Finalmente, como o meio reacional é básico, o alcóxido desprotona uma molécula de água e o ácido carboxílico reage com outro OH.- o meio, gerando os produtos de saponificação.
A velocidade da reação de saponificação é proporcional às concentrações dos reagentes. Em outras palavras, aumentando a concentração do éster (RCOOR ') ou da base (NaOH), a reação irá prosseguir mais rápido.
Isso também se traduz da seguinte maneira: a taxa de saponificação é de primeira ordem em relação ao éster e de primeira ordem em relação à base. O acima pode ser expresso com a seguinte equação matemática:
Velocidade = k [RCOOR '] [NaOH]
Onde k é a constante ou coeficiente de velocidade, que varia em função da temperatura ou pressão; ou seja, quanto maior o calor, maior a taxa de saponificação. Por esta razão o meio é fervido.
Uma vez que ambos os reagentes são de primeira ordem cinética, a reação geral é de segunda ordem.
No mecanismo da reação de saponificação, a formação do intermediário tetraédrico requer ataque nucleofílico, que envolve tanto o éster quanto a base..
Assim, a cinética de segunda ordem se reflete neste fato, pois interferem na etapa determinante (lenta) da reação..
Os principais produtos da saponificação são álcoois e sais de ácidos carboxílicos. Em meio ácido, obtêm-se os respectivos RCOOH, obtidos pela saponificação de gorduras e óleos, conhecidos como ácidos graxos..
Assim, os sabonetes consistem em sais dos ácidos graxos produzidos pela saponificação. Você sai com quais cátions? Eles podem ser Na+, K+, Mgdois+, Fé3+, etc.
Esses sais são solúveis em água, mas são precipitados pela ação do NaCl adicionado à mistura, que desidrata o sabão e o separa da fase aquosa. A reação de saponificação para um triglicerídeo é a seguinte:
A glicerina é o "E" alcoólico e o sabão são todos os sais dos ácidos graxos resultantes. Aqui, cada cadeia lateral -R tem diferentes comprimentos e graus de insaturação. Consequentemente, essas cadeias fazem a diferença entre óleos e gorduras vegetais.
A chave para a fabricação de sabonetes está então na seleção das melhores gorduras e óleos ou, mais especificamente, na seleção de diferentes fontes de triglicerídeos..
Esta massa branca ensaboada pode conter em sua estrutura corantes e outros compostos orgânicos, conferindo-lhe aromas agradáveis e cores brilhantes. A partir daqui, o leque de possibilidades é domado pela arte e vocação neste comércio..
No entanto, a reação de saponificação também é uma via sintética de ácidos carboxílicos e álcoois que não necessariamente têm a ver com glicerina ou sabões..
Por exemplo, a hidrólise básica de qualquer éster, como acetato de etila simples, produzirá ácido acético e etanol..
Os sais de ácidos graxos são solúveis em água, mas não da mesma forma que os íons são solvatados; ou seja, rodeado por uma esfera aquosa. No caso dos sabonetes, suas cadeias laterais -R teoricamente evitam que eles se dissolvam em água.
Portanto, para neutralizar esta posição energeticamente incômoda, eles são orientados de tal forma que essas cadeias entrem em contato, formando um núcleo orgânico apolar, enquanto as cabeças polares, o extremo (-COO- N / D+), interage com as moléculas de água e cria uma "camada polar".
O acima é ilustrado na imagem superior, onde este tipo de estrutura conhecido como micela é mostrado.
As "caudas pretas" correspondem às cadeias hidrofóbicas, enredando-se em um núcleo orgânico protegido pelas esferas cinza. Estas esferas cinzentas constituem a couraça polar, as cabeças -COO- N / D+.
Portanto, as micelas são aglomerados (aglomerações) de sais de ácidos graxos. Dentro deles, eles podem conter gordura, que é insolúvel em água devido ao seu caráter apolar..
Como eles fizeram isso? As cadeias de gordura e -R são hidrofóbicas, então ambas têm alta afinidade uma com a outra.
Quando as micelas envolvem as gorduras, a água interage com a casca polar, permitindo a solubilidade do sabão. Da mesma forma, as micelas são carregadas negativamente, causando repulsões entre si e, portanto, gerando a dispersão de gordura..
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