Πάγκαλος Σ.-Χαραλαμπατου Λ. τριγλυκερίδια υδροξείδιο του Νατρίου σαπούνι γλυκερίνη ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΣΑΠΟΥΝΙΟΥ Πάγκαλος Σ.-Χαραλαμπατου Λ.

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 αποκτήσει την ικανότητα χειρισμού εργαστηριακών οργάνων. 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.

Βασικές γνώσεις Τα σαπούνια είναι μείγματα αλάτων νατρίου λιπαρών οξέων( κυρίως του παλμιτικού, στεατικού και ελαϊκού) . Είναι μείγματα γιατί και τα λίπη από τα οποία παρασκευάζονται είναι επίσης μείγματα εστέρων. Η αντίδραση παρασκευής τους, μία από τις πιο παλιές χημικές συνθέσεις, είναι γνωστή σαν σαπωνοποίηση.

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 μακράς αλυσίδας καρβοξυλικών οξέων με Νa ή Κ. Το μείγμα αυτό αποτελεί τους σάπωνες και οι αντιδράσεις σαπωνοποίησης είναι ο τρόπος με τον οποίο αυτοί παρασκευάζονται.

Η χημική αντίδραση υδροξείδιο του Νατρίου γλυκερίνη σαπούνι τριγλυκερίδια υδροξείδιο του Νατρίου σαπούνι γλυκερίνη

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Αν και σήμερα τα σαπούνια ποικίλουν ως προς τη σύσταση και τη μέθοδο παρασκευής, χημικώς ενεργούν με τον ίδιο τρόπο.

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

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Είναι φανερό ότι το πολικό τους άκρο έχει μια συγγένεια προς το νερό, ενώ οι υδρογονοανθρακικές αλυσίδες (υδρόφοβες ουρές ) το αποφεύγουν. Έτσι κατά την διάλυσή τους στο νερό ευνοείται ο σχηματισμός μικυλλίων

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Το μικκύλιο έχει σφαιρική δομή,όπου, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα οι πολικές κεφαλές βρίσκονται στην επιφάνειά του ένώ οι υδρόφοβες ουρές συσσωρεύονται στο εσωτερικό του.

Απορρυπαντική δράση των σαπουνιών. Στο σύστημα νερού –ρύπου (λιπαρής σύστασης) τα αλκύλια(υδρόφοβες ομάδες) αποφεύγοντας το νερό προσανατολίζονται προς το ρύπο, ενώ τα καρβοξυλικά 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.

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

Συνθετικά απορρυπαντικά Είναι αμφιπαθητικά μόρια αποτελούνται από ένα μεγάλο μη πολικο υδρογονανθρακικό άκρο (λιπόφιλο) και ένα πολικό άκρο (υδρόφιλο)

Συνθετικά σαπούνια,τα απορρυπαντικά Η ανθρακική αλυσίδα παλαιότερα ήταν διακλαδισμένη αλλά οι παράπλευρες αλυσίδες εμπόδιζαν την γρήγορη βιολογική αποσύνθεση των υπολειμμάτων των απορρυπαντικών αυτών (αφρισμός αποχετεύσεων και δεξαμενών!!).