Preparacin de jabn

Yuly K. Caldern, Erika J. Cortes

Estudiantes de qumica, Facultad de Ciencias Bsicas, Universidad de la Amazonia.

Florencia (Caquet)

Resumen

Durante la presente prctica se prepar jabn partiendo de aceite por medio del proceso de saponificacin. A partir de lo anterior se realizaron diferentes ensayos para comprobar las propiedades (en los cuales se mezcl una solucion jabonosa con agua, obtenindose mucha espuma; CaCl2, dando presencia de espuma y al cabo de unos minutos desapareci observndose precipitado; CuSO4, solo presento precipitado y con HCl, se observa una fase aceitosa) y efectividad del producto obtenido.

Palabras claves: saponificacin, jabn, propiedades.

Abstract

During this practice is prepared soap based oil through the saponification process. From the above they different assays performed to check the properties (in which a soap solution was mixed with water, obtaining much foam; CaCl2, giving presence of foam and after a few minutes disappeared observing precipitation; CuSO4, only presents precipitation and HCl, an oil phase observed) and effectiveness of the product obtained.

Key words: Saponification, soap, properties.

Introduccin

Eljabn(dellatn tardosapo,-nis, y este del germnicosaipn) es un producto que sirve para lahigienepersonal y para lavar determinados objetos. Se puede encontrar en pastilla, en polvo, en crema o en lquido (1).

Como ocurre con otros muchos productos no est claro cundo ni cmo se invent el jabn, y diversos pueblos y leyendas se atribuyen su invencin (1).

Segn la leyenda en Europa se descubri en Italia. Segn cuentan en el Monte Sapo, cerca de Roma, se hacan sacrificios ceremoniales de animales. En ese mismo monte ardan fuegos para la realizacin de esas ceremonias de sacrificio. Segn cuenta la leyenda cuando llova 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 razn de esto descubrieron cmo hacer jabn (1).

Los restos de jabn ms antiguos son de origen babilonio y datan del 2800 A.C (1).

El jabn generalmente son sales sdicas o potsicas resultadas de la reaccin qumica entre un lcali (generalmente hidrxido de sodio o potasio) y algn cido graso; esta reaccin se denomina saponificacin. El cido graso puede ser de origen vegetal o animal, por ejemplo, manteca de cerdo o aceite de coco. El jabn es soluble en agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comnmente para lavar (1).

Tradicionalmente es un material slido. En realidad la forma slida es el compuesto "seco" o sin el agua que est involucrada durante la reaccin mediante la cual se obtiene el jabn, y la forma lquida es el jabn "disuelto" en agua, en este caso su consistencia puede ser muy viscosa o muy fluida (1).

Es importante mencionar que los jabones de sodio y potasio son solubles en agua, pero los jabones que contienen calcio y magnesio lo son en solventes orgnicos (2).

Existen innumerables tipos de jabn, algunos de los ms conocidos se encuentran en la tabla 1.

Nombre

Jabn de Marsella.

Jabn de Castilla.

Azul y blanco portugus.

Jabn de Brea.

Jabn de coche.

Para afeitar.

Jabn deAlepo. Fabricado en Alepo,Siria, utilizando extractos delaurely aceite de oliva.

Jabn Lquido.

Jabn de aceite.

Jabn de glicerina.

Tabla 1. Algunos de los jabones ms conocidos.

En esta prctica se pretende preparar jabn a partir de una grasa o aceite por medio del proceso de saponificacin. Adems, comprobar las propiedades y efectividad del jabn obtenido.

Materiales y mtodos

El desarrollo de la prctica de laboratorio se llev a cabo en dos secciones descritas a continuacin:

Reaccin de saponificacin

En un beaker de 50 mL se depositaron inicialmente 2 mL de aceite (marca fino), etanol mililitro a mililitro hasta completar 5 mL y posteriormente se agregaron 10 mL de NaOH 50%. Se someti a un bao de agua caliente por un lapso de tiempo de 30 minutos con agitacin vigorosa.

Luego, se dej decantar la solucion hasta no observar ms formacin de precipitado. Se filtr al vaco y lavo varias veces con una solucin de cloruro de sodio al 10 %.

Propiedades del jabn

Se tom la mitad de la muestra obtenida de jabn mediante el procedimiento anterior, esta se adiciono en un beaker y se le agregaron 15 mL de agua, se agito hasta completar la reaccin de disolucin.

A cuatro tubos de ensayo se le agregaron 3 mL de la solucion jabonosa preparada y se llevaron a cabo los siguientes ensayos:

I. Al tubo nmero uno que contenia 5 mL de agua se le adicionaron sus correspondientes 3 mL de solucion jabonosa, se tap y agito durante un minuto; observndose la aparicin de espuma que se tard aproximadamente 4 minutos en desaparecer.

Posteriormente, se le agregaron 2 mL de acetato de estilo y se agito. Registrndose la formacin de tres fases turbias con un slido en la segunda fase.

II. En el tubo de ensayo nmero dos que contenia 3 mL de solucion jabonosa se depositaron 2 mL de solucion de CaCl2 al 10%. Igualmente se tap y agito durante un minuto, presentando espuma por un tiempo muy corto. Adems, se forma precipitado.

Adicionalmente se le agregaron 2 mL de acetato de etilo, observndose tres fases, de las cuales dos eran liquidas y en la mitad haba un slido.

III. En el siguiente tubo se aadieron 2 mL de CuSO4 al 5 % a la solucion jabonoso. Luego de tapar y agitar durante un minuto no se observa formacin de espuma sino un precipitado color azul.

Adems, se le agregaron 2 mL de acetato de etilo, observndose la aparicin de 3 fases dos con aspecto de mezcla agua y aceite, es decir, insolubles y una slida color azul.

IV. Finalmente, al tubo nmero cuatro que contenia sus 3 mL de solucion jabonosa se le adicionaron cuidadosamente y en caliente 5 mL de HCl concentrado. Observndose la formacin de una fase aceitosa.

Luego, se adicionaron 2 mL de acetato de etilo y se observ la formacin de dos fases con aspecto insoluble.

Anlisis

A continuacin estudiaremos cada seccin llevada a cabo en la presente prctica.

Reaccin de saponificacin

Como se menciona anteriormente la manufactura de jabn es una de las sntesis qumicas ms antiguas. Desde luego que no es, ni remotamente, tan antigua como la produccin de alcohol etlico: el deseo de limpieza del hombre es mucho ms moderno que sus ansias de intoxicacin.) Cuando las tribus germnicas de la poca de Cesar hervan sebo de cabra con potasa que obtenan por lixiviacin (o extraccin slido-lquido, es un proceso en el que undisolventelquido pasa a travs de un slido pulverizado para que se produzca la disolucin de uno o ms de los componentes solubles del slido.) de las cenizas del fuego de lea, efectuaban la misma reaccin qumica que la que realizan los fabricantes de jabn modernos a una escala enorme: la hidrolisis de glicridos. La hidrolisis (saponificacin) produce sales de cidos carboxlicos y glicerol (Esquema 1).

Dicho de una forma ms explcita, la preparacin del jabn es una de las ms antiguas reacciones qumicas conocidas. Durante siglos la elaboracin de jabones fue una tarea casera, emplendose para ello cenizas vegetales y grasas animales o vegetales. Posteriormente se sustituy la ceniza por lcali (generalmentehidrxido de sodioode potasio) (2).Las grasas y aceites son esteres formados por un alcohol ms un cido. Las sustancias grasas se descomponen al tratarlas con una disolucin acuosa de lcali (sosa sdica o potsica) producindose una reaccin qumica denominada saponificacin (proceso qumicoen el cual un cuerpo graso, se une a unlcaliyagua (3)) que da como resultado jabn y glicerina.

Por lo tanto, el trmino saponificacin, que originariamente designaba la preparacin artesanal del jabn por tratamiento con sosa de una grasa animal o vegetal, se generaliz a la hidrlisis bsica de un ster (Esquema 1). Puesto que el aceite no es miscible con el agua, la saponificacin por accin de la sosa acuosa implica la existencia de un sistema de dos fases que ralentiza considerablemente la reaccin. Por ello, el proceso puede acelerarse empleando un catalizador de transferencia de fase que acta transportando el in hidrxido desde la fase acuosa hasta la fase orgnica, al cambiar el contra-in Na+ por otro de gran lipofilia (R4N+) (4).

ESQUEMA 1. Reaccin de saponificacin

Basados en lo anterior es pertinente mencionar para que se emplean los diferentes reactivos en la prctica. Pues bien, es necesario el calentamiento de la mezcla etanol, ster (grasa) y la base, para que el ster carboxlico sea hidrolizado al correspondiente cido en forma de una sal y el alcohol. La base, en este caso el hidrxido de sodio promueve la hidrlisis de steres porque proporciona el reactivo fuertemente nucleoflico OH-. Adems, cabe mencionar que esta reaccin es irreversible esencialmente, porque un anin carboxlado estabilizado por resonancia demuestra poca tendencia a reaccionar con un alcohol, mediante lo cual se deduce que el alcohol se aade como solvente comn para la grasa y la solucin de hidrxido de sodio. De esta forma se obtiene un sistema homogneo y la reaccin se dar rpidamente.

Finalmente, se adiciono la solucin saturada de cloruro sdico para separar la glicerina del jabn, ya que la sal y el agua son solubles en esta.

Propiedades del jabn

Cabra pensar que estas sales son solubles en agua, y de hecho como se constat experimentalmente se pueden preparar las llamas soluciones de jabn. Sin embargo, no se trata de soluciones verdaderas en las que las molculas de soluto se desplazan libre e independientemente, sino que se dispersa el jabn en grupos esfricos llamados micelas (conjunto demolculasque constituye una de las fases de loscoloides.) cada una de las cuales puede contener centenares de molculas de jabn (4).

Detalladamente, una molcula de jabn tiene un extremo polar,, y otro no polar, la cadena larga con 12 a 18 carbonos. El primero es soluble en agua, y se dice que es hidrfilo. El segundo no lo es, por lo que se denomina hidrfobo; es evidentemente soluble en disolventes no polares. Este tipo de molculas. Este tipo de molculas se les llama antiptico: tiene extremos polares y no polares y, adems, es suficientemente grande como para que cada extremo tenga su propio comportamiento de solubilidad. En concordancia con la regla sustancias similares son mutuamente solubles, los extremos no polares buscan un ambiente similar; en tal situacin, el nico ambiente no polar cercano son los extremos no polares de otras molculas de jabn, por lo cual se renen en el centro de la micela (Imagen 1). Los extremos polares se proyectan hacia afuera para penetrar en el disolvente polar, el agua. Los grupos carboxilato cargados negativamente envuelven la superficie de la micela, rodeada de una atmsfera inica. La repulsin entre cargas similares mantiene dispersas a las micelas (4).

IMAGEN 1. Micela de jabn.

I. Teniendo en cuento lo que se menciona anteriormente sobre los dos extremos de una molcula de jabn (polar y no polar). Al ser esta molcula mezclada con agua por medio de friccin se produce espuma, ya que la friccin causa que se formen burbujas de aire, y cada una de estas burbujas se cubre con el aceite del jabn. El aceite que cubre las burbujas tambin siente atraccin por la suciedad, y atrapar las molculas de suciedad a medida que forma espuma (4).

II. El precipitado caracterstico de esta reaccin (Esquemas 2) se origina debido a que las micelas en presencia de las sales aumentan su tamao, despus del punto micelar estas no se unen ms. Las micelas precipitan entonces en forma de coloides. El tamao del coloide depende del tamao de catin metlico y de la fuerza polarizante sobre los aniones de las micelas. Los coloides se forman debido a que las micelas estn rodeadas de aniones en su parte exterior, las cuales se unen al centro metlico de la sal, formando conglomerados cuyo tamao y cantidad depende del fuerte efecto polarizante de los cationes sobre los iones (5).

ESQUEMA 2. Reaccin entre la solucion jabonosa y el Ca.

III. En esta reaccin no se produce espuma debido a que las aguas duras no poseen esta capacidad, por el contrario se da la formacin de un compuesto de coordinacin de cobre (5).

IV. Al tratarse de una sal de un cido dbil, el jabn puede convertirse en un cido graso mediante el agregado de un cido mineral fuerte como es nuestro caso (cido clorhdrico). El resultado es la desaparicin del jabn (slido) y la aparicin de una fase lquida insoluble (el cido graso) (5).

En cuanto al acetato de etilo, este acta como solvente (6).

Referencias

1. http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema11QO.pdf. Con acceso el 21 de abril del 2015

2. Vollhardt, K. Peter. Qumica Orgnica. 3. edicin. Ao 2000. Omega. Madrid. pp. 849-850.

3. Jabones Lquidos.Escrito por Catherine Failor. Pgina 1 (books.google.es). Con acceso el 21 de abril del 2015

4. R. Morrison and R. Boyg, Qumica Orgnica, Ed. Addison Wesley Longman, quinta edicin, Mxico. 1998. Pg.1246-1248

5. John McMurry. Qumica orgnica, Hidrlisis de grasas. Jabn. Micelas. sptima Ed. Pg. 1061- 1064

6. . Yu. Bulychev, Yu. A. Pisarenko, and D. L. Efremov (2001).Solvent regeneration in the synthesis of Vitamin E.Pharmaceutical Chemistry Journal.Pg. 51-52.