REAZIONE DI SAPONIFICAZIONE - Argomento dell'esperienza: Scambio di elettroni tra ioni in soluzione metallica

REAZIONE DI SAPONIFICAZIONE

Argomento dell'esperienza: Scambio di elettroni tra ioni in soluzione metallica

Scopo: Osservare le reazioni di ossidoriduzione che avvengono in seguito al contatto di un elemento metallico con soluzioni contenenti ioni positivi di altri elementi

Materiale occorrente:

OLIO D'OLIVA

STRUTTO

ACQUA DISTILLATA

BECCO BUNSEN

PROVETTE

BECHER

RETINA

SUPPORTO

CLORURO DI SODIO

VETRINO

BILANCIA SCIENTIFICA

CILINDRO

MOLLETTA

BACCHETTINA

GUANTINI IN LATTICE

CENNI TEORICI

Chimicamente i grassi e gli oli sono esteri costituiti da tre molecole di acidi grassi superiori e da una molecola di glicerolo. Se puri, sono insapori, inodori e incolori. Più leggeri dell'acqua, sono assolutamente insolubili in essa; sono invece leggermente solubili in alcol e si sciolgono con facilità negli eteri e in altri solventi organici. I trigliceridi sono in generale untuosi, viscidi e scivolosi al tatto; a temperatura ambiente i grassi sono solidi piuttosto morbidi mentre gli oli si presentano allo stato liquido. Alcuni tipi di cera, solidi a temperatura ambiente e costituiti da esteri di elevato peso molecolare, sono simili ai grassi sia nella consistenza sia dal punto di vista chimico.

I grassi si distinguono in saturi e insaturi. I grassi saturi, che sono solidi a temperatura ambiente, sono caratterizzati dalla presenza di legami semplici tra gli atomi di carbonio dell'acido grasso; la molecola non è quindi in grado di 'accettare' ulteriori atomi di idrogeno. Nei grassi insaturi, che invece sono liquidi a temperature ordinarie, gli atomi di carbonio sono legati da uno o più doppi legami. In generale, tramite idrogenazione catalitica, è possibile 'saturare' i composti insaturi. Nella maggior parte dei casi, i grassi animali, quali ad esempio strutto o lardo, sono altamente saturi, mentre gli oli vegetali, fatta eccezione per l'olio di cocco, presentano un grado più o meno elevato di insaturazione.

I saponi sono sostanze detergenti ricavate da grassi animali e vegetali; chimicamente sono costituite da un sale di sodio o di potassio di un acido grasso. L'uso di numerosi materiali saponosi e di detergenti risale all'antichità. Quelli citati nel Vecchio. Il sapone veniva già fabbricato in Italia e in Sna nell'VIII secolo; nel XIII secolo, quando la produzione venne introdotta in Francia dall'Italia, la maggior parte era ricavata da sego di capra alcalinizzato con cenere di faggio. I francesi riuscirono a ottenere sapone dall'olio d'oliva anziché dai grassi animali e, nel 1500 circa, lo esportarono in Inghilterra. Nel 1783, il chimico svedese Carl Wilhelm Scheele, bollendo olio d'oliva con ossido di piombo, produsse accidentalmente la reazione che avviene nell'attuale processo di fabbricazione del sapone (descritta più avanti), e ottenne una sostanza dolce oggi conosciuta come glicerolo (o glicerina). Questa scoperta spinse il chimico francese Michel-Eugène Chevreul a studiare la natura chimica dei grassi e degli oli usati nel sapone, e nel 1823 scoprì che nella formazione del sapone i grassi semplici vengono decomposti per formare acidi grassi e gliceroli. La fabbricazione del sapone fu rivoluzionata nel 1791 dal chimico francese Nicolas Leblanc, che inventò un processo per ottenere carbonato di sodio dal sale comune.

I costituenti di oli e grassi sono il glicerolo e un acido grasso (ad esempio l'acido palmitico o l'acido stearico). Durante il processo di saponificazione queste sostanze, trattate in soluzione acquosa con un sale, come l'idrossido di sodio o l'idrossido di potassio, si decompongono in glicerolo e sale sodico dell'acido grasso. Ad esempio, il grasso vegetale palmitina, che costituisce l'estere di glicerolo e acido palmitico, sottoposto a saponificazione forma palmitato di sodio e glicerolo.

Gli acidi grassi impiegati nella fabbricazione del sapone provengono da sego, sugna, oli di pesce e oli vegetali (di cocco, d'oliva, di palma, di soia e di mais). I saponi duri sono prodotti con oli e grassi ad alto contenuto di acidi saturi, che vengono saponificati con idrossido di sodio. Quelli molli, cioè semiliquidi, sono prodotti con olio di semi di lino, olio di semi di cotone e oli di pesce, saponificati con idrossido di potassio.

Il sego usato nella saponificazione è di varia qualità: dal più scadente, recuperato dagli scarti di macelleria, al più pregiato - che può venire impiegato anche come grasso alimentare - usato per i saponi da toeletta fini. Il sego da solo produce un sapone troppo duro e troppo poco solubile perché faccia una schiuma soddisfacente, e dunque viene abitualmente mescolato con olio di cocco. L'olio di cocco, a sua volta, da solo produce un sapone duro, troppo poco solubile in acqua pura; ciononostante fa schiuma in acqua salata e viene perciò usato come sapone dai marinai. I saponi trasparenti contengono di solito olio di ricino, olio di cocco di buona qualità e sego. Il sapone da barba è un sapone molle, al sodio-potassio e acido stearico, che produce una schiuma persistente; la crema da barba è una pasta semiliquida ottenuta con sapone da barba fluidificato con olio di cocco.

La polvere di sapone è una miscela idratata di sapone e carbonato di sodio. Il sapone in polvere, usato nei dispenser, è un sapone essiccato e polverizzato finemente. Il sapone liquido è una soluzione acquosa di sapone al potassio.

I saponi eliminano il grasso e lo sporco perché alcuni dei loro componenti sono surfattanti, ossia composti chimici a superficie attiva. I surfattanti hanno una struttura molecolare che agisce come legame tra l'acqua e le particelle di sporco, staccando queste ultime dalle fibre e dalle superfici che devono essere pulite. La molecola può esercitare questa funzione perché una delle sue estremità è idrofila (cioè attratta dall'acqua) e l'altra è idrofoba (cioè attratta dalle sostanze insolubili in acqua); l'estremità idrofila ha una struttura simile a quella dei sali solubili in acqua, mentre la parte idrofoba è spesso composta da una catena di idrocarburi, che ha una struttura simile a quella della sugna, dell'olio e di altri grassi. Questa conformazione molecolare consente al sapone di ridurre la tensione superficiale dell'acqua, aumentando il proprio grado di umidità, e di aderire a sostanze normalmente insolubili in acqua, rendendole solubili.

La glicerina è un alcol incolore, inodore, di sapore dolciastro, di formula C₃H₈O₃; ha densità relativa 1,26, bolle a 290 °C e fonde a 18 °C. Si scioglie bene sia in acqua sia in alcol, mentre è insolubile negli eteri e in molti altri composti organici.

La glicerina è presente sotto forma di esteri nei grassi animali e vegetali; si ottiene come sottoprodotto nel processo di fabbricazione del sapone e per distillazione dalle soluzioni di grassi e oli trattati con sostanze alcaline.

ESECUZIONE

In una provetta si pongono a seconda della situazione  4 ml di olio d'oliva o 2 gr di strutto. Intanto su un vetrino d'orologio si pesano 3 grammi di idrossido di sodio che si depositeranno in provetta insieme a 10 ml di acqua distillata. In un becher, sufficientemente grande per contenere la provetta si porta all'ebollizione una certa quantità d'acqua. Dopo aver sciolto l'idrossido di sodio e aggiunto i 2 grammi di strutto (o i 4 ml d'olio) si immerge per circa 2/3 la provetta nel becher. Si agita per 10-l5 minuti e si filtra il contenuto della provetta in modo da recuperare la sua parte solida che è appunto il sapone.

CONCLUSIONI

Nel nostro gruppo si è effettivamente venuta a formare una parte viscosa contenente piccoli pezzetti solidi (acqua saponata) che a contatto con l'acqua formava la caratteristica del sapone. Aumentando la quantità di addensante si sarebbe formato un sapone più solido.