Detergent Es 53492s

REACCIONES PARA OBTENER DETERGENTES Y ESTUDIO DE SUS PROPIEDADES FISICOQUIMICAS

Liset Bastidas González (1329310), Kevin Flórez Bonilla (1227348), Adriana Ramírez Quintero (1310103) [email protected] Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad del Valle Fecha de Realización: 29 de Octubre de 2013 Fecha de Entrega: 12 de Noviembre de 2013

1. METODOLOGIA EXPERIMENTAL En la práctica de laboratorio se preparó jabón a partir de la hidrólisis de aceite de castor por medio de una solución acuosa de NaOH y se obtuvo aceite rojo de turkey un detergente no jabonoso al tratar aceite de castor con ácido sulfúrico concentrado y posteriormente neutralizar la mezcla con NaOH, por último se realizaron varias pruebas con ambos detergentes para examinar sus propiedades fisicoquímicas. Los materiales y equipos utilizados fueron tubos de ensayo, estufa, baños de hielo y reactivos (Aceite de castor, NaOH, CaCl2, HCl, H2SO4)

Se depositó 2.0 ml de solución acuosa de NaOH al 20% y se agregó

1.0 ml de aceite de castor. Se calentó suavemente hasta que se formó una pasta blanca. Se disolvió parte del producto en agua, formándose una solución jabonosa y se examinaron sus propiedades con las siguientes reacciones.

2.1 OBSERVACIONES PARA DETERGENTE JABONOSO 2.1.1

Se agregó agua a un poco de la solución formada anteriormente, se agito vigorosamente y se observó formación de espuma y aspecto jabonoso en el agua.

2.1.2

A un poco de la solución jabonosa se agregó sal de calcio, formándose abundante precipitado blanco.

2. OBSERVACIONES Y RESULTADOS PREPARACION JABONOSO

DE

DETERGENTE

EL

2.2.2 2.1.3

A ácido clorhídrico diluido se agregó parte de la solución jabonosa, observándose poca formación de precipitado blanco.

PREPARACIÓN DE ACEITE ROJO DE TURKEY, DETERGENTE NO JABONOSO.

2.2.3

A un poco de la solución se agregó sal de calcio, formándose una suspensión lechosa. A ácido clorhídrico diluido se agregó parte de la solución, observándose la formación de una suspensión sin presencia de precipitado.

3.0 ANALISIS DE RESULTADOS Se tomó 1.0 mL aceite de castor y se le agrego en porciones de 2.0 mL de ácido sulfúrico concentrado, formándose un aceite rojo. Se agito vigorosamente manteniendo la mezcla en un baño de hielo con lo que aumentó notablemente la viscosidad de la muestra. Cinco minutos después se vertieron tres mL de agua (la reacción es exotérmica). Se separó el producto muy impuro como un aceite. Se agregó solución NaOH hasta neutralizar el ácido. Se sacó un poco de aceite con un gotero y se agregó un volumen grande de agua y se agitó. Se examinaron sus propiedades con las siguientes reacciones. 2.2 OBSERVACIONES PARA DETERGENTE NO JABONOSO 2.2.1

EL

Se agregó agua a un poco de la solución formada anteriormente, se agito vigorosamente y se observó una sola fase transparente sin formación de espuma ni burbujas.

Para la obtención del detergente jabonoso y no jabonoso, el reactivo base fue el aceite de castor, que es también conocido como el aceite de ricino, de formula molecular CH2CH3(C18H33O3)3 que hace parte de la familia de los aceites de hidroxiácidos, este aceite es el único aceite comercial que contiene una cantidad considerable de hidroxiácidos. El aceite de ricino se distingue de los demás por su alto índice de acetilo o de hidroxilo; y de otros aceites con un índice de loso semejante por su alta densidad. A diferencia de los demás aceites, es miscible, en todas proporciones, con el alcohol; pero a temperatura ambiente es solo ligeramente soluble en éter de petróleo. [1] Conociendo algunas propiedades del reactivo base, se puede entrar a analizar cada una de las reacciones que ocurrieron en el laboratorio. En la primera reacción que consistía en la preparación del jabón, se mezcló aceite de castor con una solución de hidróxido de sodio (NaOH) al 20%, se observó la formación de dos capas, esto se debe a que la cadena carbonada de los aceites presenta

una parte polar que al reaccionar con NaOH y al someterla a calentamiento produce el rompimiento los enlaces de esteres, produciendo sal de sodio con el ion carboxilato y un alcohol. Al agregar agua, la sal formada se puede disociar, posteriormente al agregarle el cloruro de sodio NaCl, evita la formación de la sal insoluble. El jabón preparado es un jabón ordinario, ya que es una mezcla de sales sódicas de ácidos grasos de cadena larga. Cuando el jabón se agregó en agua, se pudo observar que el jabón se disolvió, tomando el agua una coloración lechosa. Las sales de ácidos carboxílicos de cadena larga son moléculas anfipaticas, esto es que poseen un extremo polar y otro extremo no polar, en la mezcla con el agua, sus extremos no polares se buscan, formando micelas hacia el centro, que pueden generar una repulsión entre sí, haciendo que este mecanismo de repulsión entre las colas de las micelas sea lo que desprendan el mugre, la suciedad etc. Y los extremos polares apuntan hacia la periferia de la micela para interaccionar con el agua, a continuación se muestra de forma general la reacción del jabón con agua: RCOONa + H2O  RCOOH + NaOH Las sales de ácidos también se pueden obtener con otros metales, especialmente con calcio, ya que el hidróxido más abundante y barato es la cal, Ca(OH)2. Si la saponificación se hace con cal, el producto será el jabón de calcio, Ca(OCOR)2. El problema es que este jabón es un sólido duro e insoluble, por lo que no sirve para los

fines domésticos a los que se destinan los jabones de sodio. [2] Al agregar sal de calcio al jabón, se notó la insolubilidad del jabón en la sal, formando un precipitado de iones de ca2+ el cual se precipito en forma de carboxilato de calcio, en donde la solución de calcio hace las veces de agua dura, en donde esta sal impide la formación de espuma y la acción limpiadora. 2RCOONa + Ca2  (RCOO-)2Ca2+ + 2Na+

El jabón se hace reaccionar con HCl, formando un precipitado, esto se debe a que el HCl es un ácido fuerte, y al reaccionar con el jabón se forma un nuevo ácido graso que es insoluble en la solución. Al agregar HCl se regeneran los ácidos grasos, mas NaCl. Es decir, se sustituye el NaCl por el hidrogeno del ácido. RCOONa + HCl ----> RCOOH + NaCl La reacción del aceite de castor con el NaOH: +

-

CH2CH3(C18H33O3)3 + 3NaOH  C3H8O3 + (Na O C17H30)3

En la preparación del detergente no jabonoso se preparó una solución de aceite de castor con ácido sulfúrico concentrado por debajo de 35°C, esta mezcla libero calor, indicando que es una reacción exotérmica, y se observó que la solución tomo un calor vino tinto oscuro. Posteriormente se le agrego agua, se observó que al agregar el Hidróxido de sodio, se neutralizo la mezcla, pasando de un color oscuro a un color amarillo claro, posteriormente el aceite formado en la capa superior se separó, y se agregó a un volumen

de agua, en donde se pudo notar que la solución es soluble en agua, pero no formo mucha espuma en comparación al primero.

En la reacción con ácido clorhídrico HCL se observó que producía un poco de espuma si se agitaba un poco.

El jabón se le agrego una solución de sal de calcio, en donde se observó una coloración blanca lechosa, y una sola fase, lo cual nos indica que la solución es soluble, la utilización de este compuesto produce gran daño al medio ambiente, ya que no son biodegradables, ya que posee ramificaciones.

[3] Los aceites sulfatados son los agentes tenso-activos no jabonosos más antiguos se están usando en la industria textil desde hace más de un siglo.

Los detergentes no jabonosos tienen ventaja de la alta solubilidad en agua de los sulfatos y los sulfonatos, Haciendo que permanezcan en solución sin perder sus propiedades de uso limpiadora.

Los aceites se sulfatan por un tratamiento, a baja temperatura, con ácido sulfúrico concentrado, seguido del lavado y neutralización de la masa sulfatada. La sulfatación del aceite de ricino, o el aceite de castor, parece que tiene lugar principal en el grupo hidroxilo del ácido ricinoleico:

En las grasas y aceites ordinarios la sulfatación se efectua en los enlaces dobles de los acidos grasos:

En particular existe una gran producción de ácidos grasos libres, por hidrolisis de los glicéridos; algunos de esos ácidos grasos esta sulfatados. Esa hidrolisis va acompañada de una conversión parcial de los glicéridos neutros en mono- y digliceridos. También hay una pequeña producción de ácidos sulfonicos:

En el proceso de sulfatación y, también durante el lavado y la neutralización, se produce la hidrolisis de los sulfatos de los ácidos grasos, en cierto grado, para formar hidroxiácidos:

4.0 CUESTIONARIO 5.0 CONCLUSIONES 5.1 Cuando se usa agua para lavar, se necesita que el agua ponga en suspensión y elimine las sustancias

no polares. Los jabones y detergentes son agentes emulsionantes que sirven para hacer esto; su función se rige por

las interacciones intermoleculares que resultan por su estructura. 5.2 puesto que se emplean en grandes cantidades los detergentes constituyen una fuente de contaminación del agua. En cuanto a la biodegradabilidad, tanto los detergentes de cadenas lineales como los jabones son biodegradables, pero la biodegradabilidad se ve limitada si estos compuestos se encuentran en exceso en un cuerpo de agua.

6.0 BIBLIOGRAFIA [1] ALTON E. BAYLEN “Aceites y grasas industrials” España. Editorial reverte. 1984. P.P 152 [2]http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/c iencia/volumen1/ciencia2/51/htm/sec_10.ht ml (accesado 11 Noviembre, 22:45) [3] ALTON E. BAYLEN “Aceites y grasas industrials” España. Editorial reverte. 1984. P.P 307-308

5.3 Los detergentes domésticos sólo contienen de un 15 a un 20% de sulfonatos o sulfatos; el resto son sustancias auxiliares y de relleno. Los compuestos auxiliares añadidos son: Secuestradores de los iones Ca y Mg de las aguas duras, estabilizadores de la espuma, blanqueantés químicos, blanqueantés ópticos, estabilizadores de la suspensión de la suciedad, Enzimas proteolíticas y rellenos.