ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΑΠΟΥΝΙΟΥ Χαραλαμπάτου Ελένη τριγλυκερίδια υδροξείδιο του Νατρίου σαπούνι γλυκερίνη Χαραλαμπάτου Ελένη

Tο σαπούνι παράγεται από έλαια (λάδια) και καυστική σόδα (καυστικό νάτριο), με χημική αντίδραση. Η σαπωνοποίηση, όπως είναι γνωστή η διαδικασία στη Χημεία, είναι η χημική αντίδραση εστέρων λιπαρών οξέων (γλυκεριδίων των οξέων), που βρίσκονται στα λάδια, με το υδροξείδιο του νατρίου. Τα προϊόντα είναι άλας νατρίου (σαπούνι) και γλυκερίνη: γλυκερίδια λιπαρών οξέων + NaOH --> άλας (σαπούνι) + γλυκερίνη

Στόχοι: ο μαθητής να μπορεί Να παρασκευάζει το πιο κοινό είδος σαπουνιού, που είναι το σαπούνι με νάτριο (σκληρό σαπούνι). Να εκτελεί ένα πείραμα σε μικρή κλίμακα που να αναπαριστά μια βιομηχανική διαδικασία. Να κατανοεί και να εξηγεί ότι πολλά από τα προϊόντα που διευκολύνουν την καθημερινή μας ζωής (π.χ σαπούνια), οφείλονται στην ανάπτυξη της επιστήμης της Χημείας και μπορούν να παρασκευαστούν σχετικά εύκολα από απλά υλικά. Να αποκτήσει την ικανότητα χειρισμού εργαστηριακών οργάνων.

Υπάρχουν δύο μέθοδοι για την παρασκευή των σαπουνιών: 1η μέθοδος Τα λίπη και τα έλαια υδρολύονται πρώτα με υπέρθερμο υδρατμό και διασπώνται σε γλυκερίνη και σε ελεύθερα λιπαρά οξέα. Αφού απομακρυνθεί με κατάλληλο τρόπο η γλυκερίνη, στα οξέα που απομένουν προστίθεται η απαιτούμενη για την εξουδετέρωση ποσότητα βάσης, ώστε τα λιπαρά οξέα να μετατραπούν σε σαπούνι

1 μέθοδος CH2OCOR CH2OH RCOOH   CHOCOR´ + 3 Η2O  CHOH + R΄COOH   CHOCOR´ + 3 Η2O  CHOH + R΄COOH CH2OCOR΄΄ CH2OH R΄΄COOH (Λίπος ή λάδι) (γλυκερίνη) (οξέα)

2 μέθοδος Τα λίπη και τα έλαια βράζονται επί τρεις με τέσσερις ώρες με υδατικό διάλυμα NaOH ή KOH. Η μέθοδος αυτή απαιτεί λίπη ή λάδια (ελαιόλαδο, ιχθυέλαια, πυρηνέλαια, βαμβακέλαια κ.ά.) καθώς και διάλυμα NaOH. Τα λίπη αυτά (φυτικής ή ζωικής προέλευσης) περιέχουν τριγλυκερίδια (τριεστέρες της γλυκερίνης), η υδρόλυση των οποίων σε αλκαλικό περιβάλλον π.χ. παρουσία ΝaΟΗ ή ΚΟΗ, δίνει ως προϊόντα γλυκερίνη και ένα μείγμα αλάτων καρβοξυλικών οξέων με Νa ή Κ. Το μείγμα αυτό αποτελεί τους σάπωνες!!!

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών Είναι μόρια αμφιπαθητικά Το καρβοξυλικό τους άκρο είναι υδρόφιλο ένω το υπόλοιπο τμήμα τους (ανθρακική αλυσίδα) είναι λιπόφιλο.

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Όταν το σαπούνι ή το απορρυπαντικό προστεθεί στο νερό, τα μόρια δημιουργούν συμπλέγματα, τα μικκύλια, στα οποία οι υδρόφιλες κεφαλές των μορίων βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά του μικκυλίου, και οι λιπόφιλες (υδρόφοβες) ουρές βρίσκονται στο εσωτερικό.

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Στο σύστημα νερού –ρύπου (λιπαρής σύστασης) οι υδρόφοβες ομάδες αποφεύγοντας το νερό προσανατολίζονται προς το ρύπο, ενώ τα υδρόφιλα άκρα προεκβάλλονται προς το υδατικό περιβάλλον.

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Τα αρνητικά φορτισμένα εξωτερικώς μικύλλια αλληλοαπωθούνται και σχηματίζουν γαλακτώματα με αποτέλεσμα την απομάκρυνση του λιπαρού ρύπου.

Στην ικανότητά των σαπουνιών να γαλακτοματοποιούν ή να διασπείρουν μη διαλυτές στο νερό ουσίες π.χ λίπη, καθώς τις παγιδεύουν στα μικκύλια τα οποία εύκολα ξεπλένονται, οφείλεται η καθαριστική τους ΔΡΆΣΗ!!!. .

Κάποια μειονεκτήματα...και προβλήματα... Το σαπούνι δεν μπορεί να δράσει σε όξινο περιβάλλον, γιατί σχηματίζονται τα αντίστοιχα λιπαρά οξέα. Μειώνεται η απορρυπαντική τους δράση στο «σκληρό νερό». Οι ουσίες που αποτελούν την πρώτη ύλη για τη παρασκευή σαπουνιού, δηλαδή τα λίπη και τα έλαια, χρησιμεύουν σαν τροφή. Τα υδατικά διαλύματα των σαπουνιών είναι αλκαλικά, ξηραίνουν την επιδερμίδα και καταστρέφουν μάλλινα και μεταξωτά υφάσματα.

Οι χημικοί παρέκαμψαν τα προβλήματα Με την παρασκευή των συνθετικών απορρυπαντικών με πρώτη ύλη το πετρέλαιο. Τα συνθετικά καθαριστικά ήταν βασισμένα και αυτά στη λογική της διπλής δράσης : ο υδρόφοβος κορμός που βυθίζεται στους λεκέδες και η ιοντική "ουρά", που μένει διαλυμένη στο νερό. Μόνο που αυτά μπορούσαν να δράσουν και σε όξινο περιβάλλον και σε "σκληρό" νερό.

Συνθετικά απορρυπαντικά Αν και τα συνθετικά απορρυπαντικά ποικίλουν σημαντικά στη χημική τους δομή, τα μόριά τους έχουν κοινά χαρακτηριστικά με τα σαπούνια και ανάλογη απορρυπαντική δράση Είναι αμφιπαθητικά μόρια αποτελούνται από ένα μεγάλο μη πολικό υδρογονανθρακικό άκρο (λιπόφιλο) και ένα πολικό άκρο (υδρόφιλο)

Μειονεκτήματα των συνθετικών απορρυπαντικών είναι Η δυσκολία στην βιοαποικοδόμησή των συστατικών τους Η ρύπανση των υδάτων από φωσφορικά άλατα(χρησιμοποιούνται σαν πρόσθετα) με αποτέλεσμα την ενίσχυση του φαινομένου του ευτροφισμού.

Δεν θα πρέπει όμως να ξεχνάμε ότι το σαπούνι είναι τέλειο καθαριστικό σε μαλακό νερό, είναι σχετικά ατοξικό, προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές και μπορεί να διασπαστεί, χωρίς να επιβαρύνει το περιβάλλον