ZMYDELNENIE: REAKCIA A LÁTKY, KTORÉ JE MOŽNÉ ZÍSKAŤ - CHÉMIA

Zmydelnenia je alkalická hydrolýza esteru. To znamená, že ester nezvratne reaguje s bázou (NaOH alebo KOH) a vytvára alkohol a karboxyláty sodné alebo draselné. Slovo znamená „výroba mydla“ a v skutočnosti je to jedna z najstarších chemických reakcií používaných ľudstvom.

V babylonskom období pomocou popola zozbieraného z dreva a rastlín a živočíšnych tukov zdokonalili umenie výroby mydla. Prečo živočíšny tuk? Dôvod je ten, že je bohatý na triestery glycerolu (triglyceridy) a drevný popol je zdrojom draslíka, základného kovu.

Inak reakcia prebieha pri nižšom výťažku, ale natoľko, aby odrážala jej účinky na farby a niektoré povrchy. To je prípad olejových farieb, pri ktorých sa pigmenty zmiešajú s olejom (zdroj esterov).

Saponifikačná reakcia

Mechanizmus

Estery majú acylovú skupinu (O = C - R), ktorá je náchylná na nukleofilné ataky, ako je OH ^- .

Pretože atómy kyslíka „kradnú“ elektrónovú hustotu z atómu uhlíka, nachádza sa s čiastočne pozitívnym nábojom, ešte viac v prípade esterov.

V dôsledku toho tento pozitívny náboj priťahuje negatívne druhy schopné prispievať elektrónmi k atómu uhlíka, čo spôsobuje nukleofilný útok (ľavá strana obrázka). Výsledkom je vytvorenie tetrahedrálneho medziproduktu (druhá molekula zľava doprava).

Negatívny náboj na kyslík z štvorboký medziprodukt produkt OH ^- okolie. Potom sa tento záporný náboj delokalizuje, aby vznikol karbonylová skupina, potom sa „donúti“ C-OR 'väzba prerušiť. Táto delokalizácia tiež produkuje karboxylovú kyselinu RCOOH a alkoxidový ión R'O ^- .

Akonáhle je reakčné médium zásadité, alkoxid deprotonuje molekulu vody a karboxylová kyselina reaguje s ďalším OH ^- z média, čím sa generujú saponifikačné produkty.

kinetika

Rýchlosť saponifikačnej reakcie je úmerná koncentrácii reagencií. Inými slovami, zvýšenie koncentrácie esteru (RCOOR ') alebo bázy (NaOH), reakcia bude prebiehať rýchlejšie.

To sa tiež prekladá nasledujúcim spôsobom: rýchlosť zmydelnenia je prvý rád vo vzťahu k esteru a prvý rád vo vzťahu k báze. Vyššie uvedené možno vyjadriť pomocou nasledujúcej matematickej rovnice:

Rýchlosť = k

Kde k je konštanta alebo koeficient rýchlosti, ktorý sa mení v závislosti od teploty alebo tlaku; to znamená, že čím vyššie je teplo, tým vyššia je rýchlosť zmydelnenia. Z tohto dôvodu sa médium podrobí varu.

Pretože obidve reaktanty sú prvého kinetického poriadku, celková reakcia je druhého rádu.

V reakčnom mechanizme zmydelnenia vyžaduje vytvorenie tetrahedrálneho medziproduktu nukleofilný atak, ktorý zahrnuje ester aj bázu.

Kinetika druhého poriadku sa teda odráža v tejto skutočnosti, pretože zasahujú do určujúceho (pomalého) kroku reakcie.

Látky, ktoré je možné získať zmydelnením

Hlavnými produktmi zmydelnenia sú alkoholy a soli karboxylových kyselín. V kyslom prostredí sa získajú príslušné RCOOH získané zmydelnením tukov a olejov, ktoré sú známe ako mastné kyseliny.

Mydlá teda pozostávajú zo solí mastných kyselín produkovaných zmydelnením. Vyjdete s akými katiónmi? Môžu to byť Na ⁺ , K ⁺ , Mg ²⁺ , Fe ³⁺ atď.

Tieto soli sú rozpustné vo vode, ale vyzrážajú sa pôsobením NaCl pridaného do zmesi, čo dehydratuje mydlo a oddeľuje ho od vodnej fázy. Saponifikačná reakcia na triglycerid je nasledujúca:

Glycerín je alkoholický „E“ a mydlom sú všetky soli výsledných mastných kyselín. Tu má každý bočný reťazec -R rôzne dĺžky a stupne nenasýtenia. Tieto reťazce teda spôsobujú rozdiel medzi rastlinnými tukmi a olejmi.

Kľúč k výrobe mydiel potom spočíva vo výbere najlepších tukov a olejov alebo presnejšie vo výbere rôznych zdrojov triglyceridov.

Táto mydlová biela hmota môže obsahovať farbivá a iné organické zlúčeniny vo svojej štruktúre, čo jej dodáva príjemnú vôňu a svetlé farby. Odtiaľ je rozsah možností skrútený umením a povolaním v tomto odbore.

Saponifikačná reakcia je však tiež syntetickou cestou karboxylových kyselín a alkoholov, ktorá nemusí nutne súvisieť s glycerínom alebo mydlami.

Napríklad zásaditou hydrolýzou ktoréhokoľvek esteru, ako je napríklad jednoduchý etylacetát, sa získa kyselina octová a etanol.

Solventné pôsobenie mydiel

Soli mastných kyselín sú rozpustné vo vode, ale nie rovnakým spôsobom, ako sú ióny solvatované; to znamená, obklopený vodnatou guľou. V prípade mydiel ich bočné reťazce -R ich teoreticky bránia rozpúšťaniu vo vode.

Preto, aby pôsobili proti tejto energeticky nepríjemnej polohe, sú orientované takým spôsobom, že tieto reťazce prichádzajú do styku a tvoria nepolárne organické jadro, zatiaľ čo polárne hlavy, koniec (–COO ^- Na ⁺ ), interagujú s molekulami vodu a vytvorte „polárny obal“.

Vyššie uvedené je znázornené na hornom obrázku, kde je uvedený tento typ štruktúry známy ako micella.

„Čierne chvosty“ zodpovedajú hydrofóbnym reťazcom, ktoré sa zaplietajú do organického jadra chráneného sivými guľami. Tieto sivé gule tvoria polárne puzdro, hlavy –COO ^- Na ⁺ .

Preto sú micely zhluky (zhluky) solí mastných kyselín. V nich môžu obsahovať tuk, ktorý je vďaka svojej nepolárnej povahe nerozpustný vo vode.

Ako to robia? Tukové aj -R reťazce sú hydrofóbne, takže obidve majú navzájom vysokú afinitu.

Keď micely obklopujú tuky, voda interaguje s polárnym obalom, čo umožňuje rozpustnosť mydla. Micely sú tiež záporne nabité, čo spôsobuje vzájomné odpudzovanie, a teda vytvára rozptyl tuku.

Referencie

Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (3. októbra 2017). Definícia a reakcia zmydelnenia. Zdroj: 24. apríla 2018, z: thinkco.com
Francis A. Carey. Organická chémia. Karboxylové kyseliny. (šieste vydanie, strany 863 - 866). Mc Graw Hill.
Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. Organická chémia. Lipids (10. vydanie., Strany 1056-1058). Wiley Plus.
Wikipedia. (2018). Zmydelnenie. Zdroj: 24. apríla 2018, z: en.wikipedia.org
Boyd C. (27. februára 2015). Porozumieť chémii a histórii mydla. Našiel sa 24. apríla 2018 z: chemservice.com
Luca Laghi. (27. marca 2007). Zmydelnenie. Zdroj: 24. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org
Amanda Crochet. (12. mája 2015). Micelle (v odtieňoch šedej). Zdroj: 24. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org

ZMYDELNENIE: REAKCIA A LÁTKY, KTORÉ JE MOŽNÉ ZÍSKAŤ - CHÉMIA - 2025