I. El Jabón
La mayoría de estos eliminan grasa y suciedad debido a que algunos de sus componentes son agentes activos que sueltan las partículas de cualquier superficie que se limpie.
El jabón en polvo es una mezcla hidratada de jabón y carbonato de sodio. El jabón líquido es una disolución de jabón blando disuelto en agua.
Es un artículo de uso familiar y cotidiano, principalmente usado para lavar. Se compone de las sales de sodio o potasio de ácidos grasos de 12 a 18 átomos de carbono. Las sales de sodio fabricadas en grandes cantidades son los jabones duros, y los de potasio se denominan jabones blandos.
Se obtienen saponificando grasas o aceites:
Para que la saponificación se produzca es necesario agitar la mezcla de la grasa con la sosa. Si la sosa es sódica (hidróxido de sodio) se obtiene un jabón sólido y duro, si es potásica (hidróxido potásico) el jabón que se obtiene es blando o líquido (cremas jabonosas como las de afeitar). Una vez producida la saponificación se sala la mezcla para separar el jabón de la glicerina, se sigue con un proceso de cocción, de amasado, enfriamiento y secado lento.
La saponificación de la materia grasa debe hacerse con alguna rapidez, aunque regulada. La reacción es exotérmica y se verifica entre la grasa y la solución de sosa cáustica en la interfase o superficie de separación entre el aceite y el agua. Al mezclarse el aceite con el álcali cáustico, se produce el primer jabón, el cual emulsiona el aceite sin saponificar y expone así grandes superficies de este a la acción de la sosa cáustica. La saponificación avanza rápidamente cuando se ha formado cantidad de jabón suficiente para emulsionar todo el aceite.
La clasificación de los jabones se basa en el uso para que han sido fabricados. Los de mejor calidad son los jabones de tocador, los cuales contienen muy poco álcali y se utilizan grasas y aceites de color mucho más claro.
Los de siguiente calidad son los jabones de servicio ligero, que se prestan en forma de pastillas, polvos, gránulos y escamas. Se usan para lavar la vajilla, tejidos de lana, etc. Aquí se usan grasas con un color un tanto más oscuras.
Las grasas más oscuras se emplean en la fabricación de jabones para el lavado de ropa en el hogar doméstico.
Los jabones industriales suelen contener además diferentes productos químicos y aditivos, como fosfatos, agentes espumantes o blanqueantes con el fin de incrementar su función limpiadora. Según el tipo de grasa utilizado, el proceso de fabricación seguido y los aditivos empleados se obtienen jabones de diferentes calidades.
La mayor parte de las fábricas de jabón operan por el método de Calderas de plena cocción con materias grasas neutras. Con este procedimiento se producen jabones de alta calidad.
Las materias primas fundamentales son las grasas y sebos animales, los aceites vegetales y de pescados, y también los residuos de la fabricación de aceites comestibles.
La fabricación de jabones consta de las siguientes etapas.
Saponificación o empaste: las materias primas (grasas o aceites) se funden en calderas de forma cilíndrica y fondo cónico. Se agrega una solución concentrada de un hidróxido fuerte (lejía). La masa se mezcla y agita mediante vapor de agua inyectado en el seno del líquido. Después de unas cuatro horas, se ha formado el jabón.
Salado: consiste en el agregado de una solución concentrada de sal común (cloruro de sodio, NaCl) para separar el jabón de la glicerina formada y del exceso de hidróxido de sodio. Como el jabón es insoluble en el agua salada, se acumula en forma de grumos y sube a la superficie por su menor densidad.
Cocción: al jabón formado en la caldera se le agregan nuevas cantidades de Na(OH) para lograr una saponificación completa, y se calienta. Al enfriarse, se separan nuevamente dos capas: la superior, de jabón, y la inferior, de lejía.
Amasado: tiene por objeto lograr una textura homogénea, sin gránulos. Durante esta etapa se le incorporan a la pasta sustancias tales como perfumes, colorantes y resinas.
Moldeado: el jabón fundido se vuelca en moldes de madera donde, por enfriamiento lento, toma la forma de panes o pastillas; mediante equipos desecadores, se disminuye el contenido de humedad hasta el 20%.
Por Neutralización de los ácidos grasos se produce importante tonelaje de jabón, ya sea por proceso continuo o por tareas. Normalmente se utiliza la sosa cáustica paras la neutralización, pero también se usa el carbonato de sodio. En este método se produce glicerina y nada se pierde en el producto, al contrario de lo que ocurre en el proceso de cocción total.
La estructura de un jabón puede considerarse formada por dos partes:
-Una cadena larga, formada por carbonos en unión covalente;
-El grupo carboxilo, que, al estar disociado, tiene cargas eléctricas.
La cadena hidrocarbonada no es soluble en agua, pero tiene afinidad con las grasas, por lo que se la denomina cola lipofílica o liposoluble. El extremo iónico tiene cargas eléctricas y tiende a disolverse en el agua. Se lo llama cabeza hidrofílica o hidrosoluble.
Si se disuelve jabón en agua y se agrega un aceite, éste forma una fase sobre el agua. Las moléculas de jabón se orientan y se disponen en la interfase con la cabeza hacia el agua y la cola hacia el aceite.
Si se agita este sistema, el aceite se subdivide en gotitas y cada una es rodeada por agua. Las moléculas de jabón se orientan de la manera indicada.
Sabemos que hay aguas que tienen disueltas una elevada proporción de sales de calcio y de magnesio; se las llama aguas duras. En esta clase de agua, el jabón precipita, o sea, se insolubiliza. La causa de este comportamiento es que la sal de sodio o potasio que forma el jabón se combina con los iones calcio o magnesio del agua y forma sales de estos metales, que son insolubles.
II. Fabricación de jabón
Método 1:
En general un jabón es una sal sódica o potásica de ácidos grasos. A temperatura ambiente son sólidos. La saponificación consiste en la hidrólisis alcalina de un éster.
Reactivos:
40 ml. de grasa vacuna fundida
70 ml de solución de Na (OH) al 40%
70 ml de solución saturada de ClNa
Parte experimental:
1.- Coloque en un recipiente 100 gr de grasa vacuna y caliente hasta que funda. 2.- Adicione 35 ml de una solución de Na (OH) al 40%.
3.- Caliente con una llama pequeña agitando continuamente durante tres minutos para acelerará la saponificación, añada los 35 ml restantes de la solución de Na (OH) al 40% y continúe calentando por un espacio de 20 minutos.
4.- Agregue 70 ml de solución saturada de ClNa mientras se lo calienta por un espacio de 3 a 5 minutos.
5.- Por ultimo lo pasamos a un vidrio reloj con un papel filtro y lo presionamos con otro papel colocado encima para poder secarlo.
Reacción de saponificación:
O
H2C O C R
CH2OH R COO Na
HC O C R´ + 3 NaOH aq. CHOH + R´ COO Na
CH2OH R´´ COO Na
O Glicerol Sales sódicas de ácido graso
H2C O C R’’ (jabón)
Triacilglicerol
Método 2:
1.- Guardar el aceite usado hasta juntar dos litros y medio.
2.- Llenar un tacho (recipiente de latón) con dos litros y medio de agua. Para fabricar panes de jabón de colores se puede añadir al agua colorante.
3.- En un ambiente ventilado y con la ayuda de un palo, diluir en el agua medio kilo de soda cáustica y un puñado de sal. Se producirá una reacción química "exotérmica" (calor) que requiere algunas horas hasta que se enfríe. La soda cáustica es un material que daña la piel si se pone en contacto directo con ella. Por eso es recomendable utilizar guantes y lentes protectores.
4.- Se vierte lentamente el aceite sobre la mezcla líquida, revolviendo en forma permanente (siempre para el mismo lado, porque de lo contrario se puede "cortar" el jabón).
Se calienta la mezcla con mechero hasta alcanzar la temperatura de ebullición y se mantiene durante dos horas este tratamiento a los efectos de producir la "saponificación" de las grasas. Esta reacción química es la que combina el sodio de la lejía con los ácidos grasos provenientes de los aceites para dar forma a una "sal orgánica soluble" que la conocemos como jabón.
Si quiere hacer jabón con esencias añada hierbas aromáticas u otros tipos de aromas naturales después de que la mezcla bajo la temperatura a 40ºC.
5.- Cuando la mezcla se espesa, se echa en los moldes y se deja endurecer durante varios días. Si tiene ansiedad por ver como salen los jabones puede acelerar el proceso colocando algunos panes en el congelador.
6. Se sacan los jabones de los moldes. También se puede echar la mezcla en una bandeja grande. Se la deja reposar y antes de que se quede totalmente dura se corta en pastillas con un cortante común. Para que resulte más cómodo despegar los moldes se los puede enharinar o cubrir con aceite.
Método 3:
Materiales y equipos:
Botella con agua desmineralizada
Cacerola para baño de María
Cenicero de vidrio10 cm
Cuchara cafetera
Cuchara sopera
Estufa
4 Filtros para cafetera
Gotero
Papel indicador de pH 4 cm ó 4 varillas
Percolador
Refractario de 10 x 5 cm
Taza medidora
Termómetro -10 - 200°C
4 Vasos de 200 ml
4 Vasos tequileros (caballitos)
Reactivos y sustancias.
Ácido sulfúrico (electrolito para batería) (500 ml)
Alcohol etílico de 96° (100 ml)
Bicarbonato de sodio
Grasa animal o aceite vegetal* (Una cucharada)
Hidróxido de sodio (sosa cáustica) (Una cucharada)
Cloruro de sodio (sal de mesa), solución saturada (200 ml)
Equipo de protección.
Ojos.
Anteojos de policarbonato o monogógles sin ventilación.
Protector facial de cara completa.
Piel.
Ropa de algodón para protección (bata).
Guantes de neopreno.
Guantes térmicos para los materiales calientes (asbesto o algodón).
Respiratorio.
Respirador para ácidos y vapores orgánicos (Código amarillo).
Precauciones especiales.
Baño de ojos disponible.
Extinguidor de polvo químico, CO2 o gas halón (Tipo ABC).
Regadera de seguridad disponible.
Entendido
No respire los vapores.
Lave abundantemente después de usar los reactivos.
Maneje los materiales calientes con guantes térmicos.
Procedimiento:
Experimento:
1.- Lave el material de vidrio con agua corriente y detergente. Enjuague el material con agua desmineralizada. Seque el material con franela o con papel absorbente.
2.- Coloque un baño de María sobre la parrilla de la estufa.
3.-Etiquete el vaso de 200 ml con el nombre bicarbonato.
4.- Tome una cuchara sopera de bicarbonato de sodio y limpie la cuchara.
5.- Mida una taza de agua desmineralizada y agregue la taza de agua desmineralizada al vaso bicarbonato.
6.- Agite vigorosamente para disolver el bicarbonato de sodio.
Saponificación.
7.- Tome una cucharada sopera de grasa animal o aceite vegetal y coloque la cucharada sopera de grasa o aceite en el refractario 10 x 5.
8.- Tome una cuchara sopera de sosa cáustica y coloque la cucharada de sosa cáustica en el refractario 10x5.
9.- Mida 100 ml de alcohol etílico en la taza medidora. Deslice el alcohol etílico dentro del refractario 10x5.
10.- Monte el refractario 10x5 sobre el baño de María y tape el refractario de 10x5 sin cerrar herméticamente.
11.- Anote la temperatura inicial.
12.- Anote la temperatura a la que comience a hervir y hierva la mezcla por espacio de 30 min.
13.-Coloque dos discos de papel filtro en un percolador y separe el alcohol filtrándolo. Seque el producto durante 10 min y disuelva el residuo en 75 ml de agua caliente.
Obtención de jabón.
14.- Vierta 25 ml de la solución de jabón en un vaso de 100 ml.
15.- Vierta gota a gota solución saturada de NaCl, hasta no precipitar más jabón.
16.- Filtre el jabón en un percolador. Séquelo durante 10 min. Pese su jabón.
17.- Realice las pruebas de las propiedades deseables de un jabón.
Obtención de ácidos grasos.
18.- Vierta dos cucharadas de la solución de jabón en un vaso de 200 ml.
19.- Agregue gota a gota ácido sulfúrico hasta que ya no se forme precipitado.
20.-Filtre en el percolador hasta sequedad. Lave el precipitado dos veces con agua y dejar secando por 30 min.
21.- Disuelva el precipitado en un vaso tequilero con agua, compare con el jabón.
22.-En un vaso tequilero disuelva una porción del precipitado con sosa cáustica. Observe si la solución presenta propiedades jabonosas.
23.- Mida el pH y el volumen de.
24.- Espere a que el refractario 10x5 esté a temperatura ambiente.
Forma de desechar.
25.- Neutralice los residuos alcalinos con bicarbonato de sodio y deseche.
26.- Queme los residuos orgánicos en un incinerador con filtro y trampa.
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