Ćwiczenie 2

ZMYDLANIE TŁUSZCZÓW I BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MYDEŁ

ODCZYNNIKI

• olej

• odczynnik Tollensa (roztwór wodorotlenku diamoniakalno-srebrowego)

• bezw. KHSO₄

• smalec

• woda destylowana

• 30 % r-r NaOH

• etanol

• stały NaCl

• 0,5 M CaCl₂

• 0,5 M MgCl₂

• 0,5 M (CH₃COO)₂Pb

• stęż. H₂SO₄

• 0,5 M Na₂CO₃

• 0,001 M KMnO₄

• woda bromowa

• chloroform

APARATURA

• probówki

• bibuła

• palnik gazowy

• trójnóg

• szczypce drewniane

• parowniczka

• zlewka 100 cm³, 50 cm³

• szpatułka

• mikropipetka

• papierki wskaźnikowe

• cylinder 5 cm³

• bagietka

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest charakterystyka tłuszczów oraz otrzymanie
i badanie właściwości mydła.

II. WSTĘP TEORETYCZNY

Tłuszcze właściwe (lipidy proste, trójglicerydy)) są to estry gliceryny (glicerolu) i wyższych kwasów tłuszczowych.

Tłuszcze właściwe występujące w przyrodzie są najczęściej mieszaniną różnych kwasów tłuszczowych:

• nasyconych (kwas palmitynowy, stearynowy)

• nienasyconych (oleinowy, linolowy, linolenowy)

Kwasy tłuszczowe nadają tłuszczom odpowiedni charakter fizykochemiczny. Im większa masa cząsteczkowa kwasów tłuszczowych, tym wyższa temperatura topnienia tłuszczu. Tłuszcze o dużej zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych są zazwyczaj ciekłe. W miejscach podwójnych wiązań łatwo przyłącza się wodór (utwardzanie tłuszczów), tlen, chlorowce, grupy hydroksylowe.

Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie natomiast dobrze rozpuszczają się w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych (benzen, toluen, chloroform, aceton, eter). W lipidach rozpuszczają się związki o właściwościach hydrofobowych (witaminy A, D, E i K).

Zmydlanie tłuszczów - reakcja zasadowej hydrolizy estrów wyższych kwasów tłuszczowych, która prowadzi do powstania soli odpowiedniego kwasu oraz alkoholu. Produktami zmydlania tłuszczów są mydła i gliceryna.

Mydła - sole sodowe lub potasowe wyższych kwasów tłuszczowych (głównie palmitynowego, stearynowego, oleinowego oraz żywicznych).

Ze względu na rodzaj metalu alkalicznego obecnego w mydłach dzieli się je na:

• mydła sodowe, które są stałe w temperaturze pokojowej i rozpuszczalne w wodzie - produkuje się z nich mydła w kostkach

• mydła magnezowe, które są ciekłe w temperaturze pokojowej - produkuje się z nich szampony, płyny do kąpieli i mydła w płynie

• mydła litowe, które są pół-ciekłe w temperaturze pokojowej i słabo rozpuszczają się w wodzie - nie stosuje się ich jako środków myjących, lecz stosuje jako dodatki do litowych smarów łożyskowych

• mydła potasowe, które są miękkie (maziste) zwane mydłem szarym, rozpuszczalne w wodzie

• mydła wapniowe - nierozpuszczalne w wodzie, tworzą się najczęściej podczas reakcji mydła np. potasowego z chlorkiem wapnia (zawartego w wodzie twardej) na skutek reakcji wytrąca się mydło wapniowe, nierozpuszczalne w wodzie w postaci tzw. "kłaczków".

Mydła sodowe i potasowe są rozpuszczalne w wodzie i tworzą z nią roztwory koloidalne. W wyniku hydrolizy wodne roztwory mydeł mają odczyn zasadowy.

Mydła sodowe są twarde, a potasowe miękkie i maziste. Do pielęgnacji używa się mydeł sodowych z dodatkami (substancje natłuszczające, barwniki, środki zapachowe). Mydło w roztworze zawierającym jony wapnia (np. w twardej wodzie) bardzo źle się pieni, gdyż sole wapniowe i magnezowe wyższych kwasów tłuszczowych są w wodzie nierozpuszczalne. Mydła rozpuszczalne w wodzie są anionowymi substancjami powierzchniowo czynnymi czyli emulgatorami (tzn. obniżają napięcie powierzchniowe wody, ułatwiają zwilżalność).

Myjący efekt mydeł wynika z ich własności amfifilowych. Cząsteczki są amfifilowe, gdy składają się z części hydrofilowej i hydrofobowej. W mydle część hydrofobowa, czyli część która wykazuje właściwości hydrofobowe to łańcuch węglowodorowy. Hydrofobowość to brak tendencji do gromadzenia cząsteczek wody na powierzchni cząsteczek koloidalnych lub makrocząsteczek. Jeżeli rozpuszczalnikiem nie jest woda to właściwość tę określa się jako liofobowość. Częścią hydrofilową w mydle jest grupa -COO- Na+ , która wykazuje właściwości hydrofilowe. Hydrofilowość to zdolność niektórych cząstek koloidalnych i makrocząsteczek do gromadzenia na swojej powierzchni czyli adsorbowania cząsteczek wody. Jeżeli adsorbowanym rozpuszczalnikiem nie jest woda to właściwość tę określa się jako liofilowość.

Detergenty mają w cząsteczkach grupy polarne (hydrofilowe o dużym powinowactwie do wody i grupy niepolarne (lipofilowe) o dużym powinowactwie do tłuszczów.

Micele cząsteczek mydła obecne w wodzie przy zetknięciu z nierozpuszczalnym w wodzie brudem (głównie tłuszczami) wnikają w jego strukturę i "rozpuszczają go" poprzez wciągnięcie cząsteczek tłuszczu do wnętrza swoich miceli. Silnie polarna grupa karboksylowa jest dobrze solwatowana przez cząsteczki wody i wykazuje podobieństwo do wody. Natomiast długi niepolarny łańcuch wykazuje powinowactwo do węglowodorów i innych związków niepolarnych (m. in. tłuszczów). Stąd wynika dwoista natura mydła. Jeśli do roztworu mydła wprowadzimy nieco tłuszczu cząsteczki mydła wnikają łańcuchami niepolarnymi w głąb tłuszczu. Pozostałe na powierzchni grupy COONa umożliwiają zwilżenie powierzchni tłuszczu przez wodę. Roztwory mydła tworzą z tłuszczami trwałą emulsję.

Emulsja - dwufazowe, ciekłe układy dyspersyjne utworzone z dwóch cieczy wzajemnie w sobie nierozpuszczalnych. W jednej cieczy, zwanej fazą ciągłą lub zewnętrzną, zawieszone są subtelne kropelki drugiej cieczy, zwanej fazą rozproszoną lub wewnętrzną.

Glicerol (gliceryna) - bezbarwna, bezwonna, oleista ciecz o słodkim smaku. Wrze w temperaturze 290^oC. Z wodą miesza się w każdym stosunku. Jest higroskopijna, utrudnia parowanie wody i znacznie obniża jej temperaturę zamarzania. Ma zatem właściwości nawilżające i jest stosowana do produkcji kremów, mleczka. Do celów kosmetycznych stosuje się 25- 45 % roztwory gliceryny.

Gliceryna ogrzewana w obecności czynników wiążących wodę (np. KHSO₄), ulega odwodnieniu, przekształcając się w nienasycony aldehyd zwany akroleiną.

Akroleina jako aldehyd wykazuje właściwości redukujące, dlatego można ją wykryć reakcją lustra srebrowego.

Próba Tollensa lub próba lustra srebrnego to reakcja służąca do wykrywania aldehydów. Odczynnik Tollensa otrzymuje się dodając roztwór wodorotlenku sodu do roztworu azotanu(V) srebra, a powstający tlenek srebra rozpuszcza się w roztworze amoniaku. Powstaje jon kompleksowy diaminasrebra(I) [Ag(NH₃)₂]⁺. Po dodaniu odczynnika Tollensa do roztworu aldehydu wytraca się srebro metaliczne, które tworzy lustrzaną warstwę na ściankach probówki

2 [Ag(NH₃)₂]⁺ + HCHO + 3 OH^- → 2 Ag + HCOO^- + 2 H₂O + 4 NH₃

Roztworu tego nie wolno przechowywać, ze względu na powstawanie tzw. srebra piorunującego o właściwościach wybuchowych.

Smalec - zawiera głównie glicerydy kwasu oleinowego, palmitynowego, stearynowego, mirystynowego i linolowego.

III. WYKONANIE ĆWICZENIA

Zmydlanie tłuszczów

1. Zagotować 100 cm³ wody destylowanej.

2. W parowniczce odważyć około 2 g tłuszczu i umieścić ją na siatce na trójnogu.

3. Włączyć palnik gazowy i roztopić tłuszcz.

4. Dodać 5 cm³ 30 % roztworu NaOH oraz 5 cm³ etanolu.

5. Ogrzewać łagodnie mieszając bagietką aż do utworzenia jednolitej masy mydlanej.

6. Masę mydlaną przenieść do zlewki z gorącą wodą i ogrzewać ciągle mieszając aż mydło się rozpuści tworząc koloidalny roztwór.

7. Zanotować spostrzeżenia.

Badanie właściwości mydeł

1. Obniżanie napięcia powierzchniowego:

1. do 2 probówek zawierających po 4 cm³ wody destylowanej dodać kilka kropli oleju

2. do jednej z nich wprowadzić 1 cm³ roztworu mydła

3. zawartość probówek silnie wstrząsnąć

4. zanotować spostrzeżenia

1. Wysalanie mydła:

1. do probówki z 5 cm³ roztworu mydła wprowadzić porcjami stały NaCl (szczypta) aż do wytrącenia mydła z roztworu

2. wytrąca się kłaczkowaty osad mydła, który rozpuszcza się po dodaniu wody w nadmiarze

1. Otrzymywanie mydła nierozpuszczalnego w wodzie:

1. do trzech probówek zawierających po 2 cm³ roztworu mydła wprowadzić roztwory CaCl₂, MgCl₂ i (CH₃COO)₂Pb

2. wytracają się osady odpowiednich mydeł nierozpuszczalnych w nadmiarze wody

3. zanotować barwy wytrąconych osadów

1. Wydzielanie z mydeł wolnych kwasów tłuszczowych:

1. do 50 cm³ roztworu mydła dodawać ostrożnie, kroplami za pomocą mikropipetki stężony kwas siarkowy, aż roztwór wykaże odczyn kwaśny (sprawdzić za pomocą papierków wskaźnikowych)

2. zanotować spostrzeżenia

Wykrywanie glicerolu

1. W suchej probówce umieścić kilka kropel oleju, dodać bezwodnego KHSO₄ i ogrzewać w płomieniu palnika gazowego.

2. Pasek bibuły zwilżyć roztworem wodorotlenku diamoniakalno-srebrowego.

3. Gdy z probówki zaczną wydzielać się białe dymy akroleiny zwilżony pasek bibuły umieścić u wylotu probówki.

4. Zanotować spostrzeżenia.

Wykrywanie nienasyconych kwasów tłuszczowych

1. Reakcja z nadmanganianem potasu

1. do probówki zawierającej 2 cm³ oleju dodać 5 cm³ roztworu Na₂CO₃ i lekko ogrzać

2. wstrząsając dodawać kroplami roztwór KMnO₄

3. zanotować spostrzeżenia

2. Reakcja addycji bromu

1. kilka kropli oleju rozpuścić w chloroformie i wytrząsać z 1 cm³ wody bromowej

2. zanotować spostrzeżenia

IV. OPRACOWANIE WYNIKÓW

				Spostrzeżenia	Reakcja
Zmydlanie
Badanie właściwości mydeł	Obniżanie napięcia powierzchniowego				-
		Wysalanie mydła				-
		Otrzymywanie mydła nierozpuszczalnego w wodzie
		Wydzielanie z mydeł wolnych kwasów tłuszczowych
Wykrywanie glicerolu
Wykrywanie nienasyconych kwasów tłuszczowych			Reakcja z nadmanganianem potasu
						Reakcja addycji bromu

1. Dlaczego po dodaniu mydła do mieszaniny wody i oleju tworzy się emulsja i o jakich właściwościach mydeł to świadczy?

2. Jaka jest różnica pomiędzy wysalaniem mydła a wytrącaniem?

8

---