Reação de saponificação e substâncias que podem ser obtidas

O saponificação é a hidrólise básica de um éster. Isto significa que o éster reage irreversivelmente com uma base (NaOH ou KOH), produzindo álcool e carboxilatos de sódio ou potássio. A palavra significa "fazer sabonetes" e, na verdade, é uma das mais antigas reações químicas usadas pela humanidade.

Nos tempos da Babilônia, com a ajuda das cinzas coletadas de madeira e plantas e gorduras animais, eles aperfeiçoaram a arte de fazer sabonetes. Por que gordura animal? A razão é porque é rica em triésteres de glicerol (triglicérides), e as cinzas de madeira são uma fonte de potássio, o metal básico.

A imagem superior representa a reação de saponificação, cujo mecanismo é explicado na próxima seção. Desta forma, a saponificação ocorre na presença de um éster se as condições forem básicas, úmidas e a temperatura for consideravelmente alta.

Caso contrário, a reação prossegue para um rendimento menor, mas o suficiente para refletir seus efeitos sobre as tintas e algumas superfícies. É o caso das pinturas a óleo, onde os pigmentos são misturados com óleo (fonte de ésteres).

Índice

• 1 reação de saponificação
  • 1.1 Mecanismo
  • 1.2 Cinética
• 2 Substâncias que podem ser obtidas por saponificação
  • 2.1 Ação solvente de sabonetes
• 3 referências

Reação de saponificação

Mecanismo

Os ésteres têm um grupo acilo (O = C-R), que é suscetível a ataques nucleofílicos como OH^-.

Como os átomos de oxigênio "roubam" a densidade eletrônica do átomo de carbono, ela é parcialmente carregada, ainda mais no caso dos ésteres.

Consequentemente, essa carga positiva atrai espécies negativas capazes de fornecer elétrons ao átomo de carbono, ocorrendo o ataque nucleofílico (o lado esquerdo da imagem). Como resultado, um intermediário tetraédrico (a segunda molécula da esquerda para a direita) é formado.

A carga negativa no oxigênio do intermediário tetraédrico é o produto de um OH^- envolvente. Então, essa carga negativa é deslocada para originar o grupo carbonila, "forçando" então a quebra da ligação C-OR '. Além disso, essa realocação produz um ácido carboxílico RCOOH e um íon alcóxido R'O^-.

Finalmente, como o meio reacional é básico, o alcóxido desprotona uma molécula de água e o ácido carboxílico reage com outra OH^- do meio, gerando os produtos da saponificação.

Cinética

A velocidade da reação de saponificação é proporcional às concentrações dos reagentes. Em outras palavras, aumentando a concentração do éster (RCOOR ') ou a base (NaOH), a reação prosseguirá em uma taxa mais alta.

Isto também é traduzido da seguinte forma: a velocidade de saponificação é de primeira ordem em relação ao éster e de primeira ordem em relação à base. O acima pode ser expresso com a seguinte equação matemática:

Velocidade = k [RCOOR '] [NaOH]

Onde k é o coeficiente constante ou de velocidade, que varia em função da temperatura ou pressão; isto é, quanto maior o calor, maior a velocidade de saponificação. Por esse motivo, o meio é fervido.

Como os dois reagentes são de primeira ordem cinética, a reação geral é de segunda ordem.

No mecanismo de reação de saponificação, a formação do intermediário tetraédrico requer o ataque nucleofílico, que envolve tanto o éster quanto a base.

Assim, a cinética de segunda ordem é refletida neste fato, porque eles intervêm no passo determinante (lento) da reação.

Substâncias que podem ser obtidas por saponificação

Os principais produtos da saponificação são álcoois e sais de ácidos carboxílicos. Em um meio ácido, os respectivos RCOOH são obtidos, obtidos pela saponificação de gorduras e óleos, que são conhecidos como ácidos graxos.

Desta forma, os sabonetes consistem em sais dos ácidos graxos resultantes da saponificação. Você sai com o que cations? Eles podem ser Na⁺K⁺Mg²⁺Fé³⁺etc.

Estes sais são solúveis em água, mas precipitam pela ação do NaCl adicionado à mistura, que desidrata o sabão e o separa da fase aquosa. A reação de saponificação para um triglicerídeo é a seguinte:

A glicerina é o alcoólatra "E", e o sabão é todos os sais dos ácidos graxos resultantes. Aqui, cada sidechain -R tem diferentes comprimentos e grau de insaturação. Consequentemente, estas cadeias fazem a diferença entre gorduras e óleos vegetais.

A chave para a fabricação de sabonetes, em seguida, reside na seleção das melhores gorduras e óleos, ou mais especificamente, na seleção de diferentes fontes de triglicerídeos.

Esta massa branca e sabão pode conter corantes e outros compostos orgânicos em sua estrutura, dando-lhe aromas agradáveis ​​e cores brilhantes. A partir daqui, a gama de possibilidades é domada pela arte e vocação neste comércio.

No entanto, a reação de saponificação também é uma rota sintética de ácidos carboxílicos e álcoois que não necessariamente tem a ver com glicerina ou sabões.

Por exemplo, a hidrólise básica de qualquer éster, como acetato de etila simples, produzirá ácido acético e etanol.

Ação solvente de sabonetes

Os sais dos ácidos graxos são solúveis em água, mas não da mesma maneira que os íons são solvatados; isto é, cercado por uma esfera aquosa. No caso dos sabonetes, suas cadeias laterais -R os impedem teoricamente de se dissolverem na água.

Portanto, para contrariar esta posição energeticamente desconfortável, eles são orientados de tal maneira que essas cadeias entram em contato, formando um núcleo orgânico polar, enquanto as cabeças polares, a extremidade (-COO)^- Na⁺), interagir com as moléculas de água e criar uma "casca polar".

O acima é ilustrado na imagem acima, onde este tipo de estrutura conhecida como micela é mostrada.

As "caudas negras" correspondem às cadeias hidrofóbicas, emaranhadas em um núcleo orgânico protegido pelas esferas cinzentas. Essas esferas cinza formam o escudo polar, as cabeças -COO^- Na⁺.

Então, as micelas são aglomerados (aglomerados) dos sais dos ácidos graxos. Dentro destes, eles podem envolver gordura, que é insolúvel na água devido ao seu caráter apolar.

Como eles fazem isso? Tanto a gordura quanto as cadeias -R são hidrofóbicas, então ambas têm grande afinidade uma pela outra.

Quando as micelas englobam as gorduras, a água interage com a casca polar, permitindo a solubilidade do sabão. Da mesma forma, as micelas são carregadas negativamente, causando repulsões entre si e, portanto, gerando a dispersão da gordura.

Referências

1. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (3 de outubro de 2017). Definição e Reação de Saponificação. Retirado em 24 de abril de 2018, de: thoughtco.com
2. Francis A. Carey. Quimica Organica. Ácidos carboxílicos. (sexta edição., p. 863-866). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. Química Orgânica Lipids (10ª edição., Página 1056-1058). Wiley Plus.
4. Wikipédia. (2018) Saponificação Retirado em 24 de abril de 2018, de: en.wikipedia.org
5. Boyd C. (27 de fevereiro de 2015). Entenda a química e a história do sabão. Retirado em 24 de abril de 2018, de: chemservice.com
6. Luca Laghi. (27 de março de 2007). Saponificação Retirado em 24 de abril de 2018, de: commons.wikimedia.org
7. Amanda Crochet (12 de maio de 2015). Micelle (tons de cinza). Retirado em 24 de abril de 2018, de: commons.wikimedia.org