SAPONIFIKACIJA: REAKCIJA IN SNOVI, KI JIH JE MOGOČE DOBITI - KEMIJA - 2026

Umiljenje je osnovna hidroliza estra. To pomeni, da ester nepovratno reagira z bazo (NaOH ali KOH), pri čemer nastane alkohol in natrijev ali kalijev karboksilat. Beseda pomeni "izdelava mila" in pravzaprav je ena najstarejših kemičnih reakcij, ki jih človeštvo uporablja.

V babilonskih časih so s pomočjo pepela, zbranega iz lesa in rastlin, ter živalskih maščob izpopolnili umetnost izdelave mila. Zakaj živalske maščobe? Razlog je v tem, da je bogat s poskusniki glicerola (trigliceridi), lesni pepel pa je vir kalija, osnovne kovine.

Sicer reakcija poteka z manjšim izkoristkom, vendar dovolj, da odraža njene učinke na barve in nekatere površine. Takšen je primer z oljnimi barvami, pri katerih se pigmenti pomešajo z oljem (vir estrov).

Saponifikacijska reakcija

Mehanizem

Estri imajo acilno skupino (O = C-R), ki je dovzetna za nukleofilne napade, kot je OH ^- .

Ker kisikovi atomi "ukradejo" gostoto elektronov iz ogljikovega atoma, se znajde z delno pozitivnim nabojem, še bolj pri estrih.

Posledično ta pozitivni naboj privlači negativne vrste, ki lahko prispevajo elektrone do ogljikovega atoma, kar povzroči nukleofilni napad (leva stran slike). Kot rezultat se oblikuje tetraedrski vmesni spoj (druga molekula od leve proti desni).

Naboj negativno na kisiku od Tetraedarski intermediat produkt OH ^- obdaja. Potem se ta negativni naboj delokalizira, da nastane karbonilna skupina, nato pa se "prisili", da se vez C - ALI prekine. Prav tako ta delokalizacija povzroči karboksilno kislino RCOOH in alkoksidni ion R'O ^- .

Končno, ker je reakcijski medij bazičen, alkoksid deprotonira vodno molekulo in karboksilna kislina reagira z drugim OH ^- iz medija, pri čemer nastanejo proizvodi za saponifikacijo.

Kinetika

Hitrost saponifikacije je sorazmerna s koncentracijami reagentov. Z drugimi besedami, s povečanjem koncentracije estra (RCOOR ') ali baze (NaOH) bo reakcija potekala hitreje.

To pomeni tudi: stopnja saponifikacije je prvi vrstni red glede na ester in prvi vrstni red glede na bazo. Zgoraj lahko izrazimo z naslednjo matematično enačbo:

Hitrost = k

Kjer je k konstanta ali koeficient hitrosti, ki je odvisen od temperature ali tlaka; to je višja toplota, višja je stopnja saponifikacije. Zaradi tega je medij vrel.

Ker sta oba reaknta prvega kinetičnega reda, je celotna reakcija drugega reda.

V reakcijskem mehanizmu saponifikacije je za nastanek tetraedrskega vmesnega vmesnika potreben nukleofilni napad, ki vključuje tako ester kot bazo.

Kinetika drugega reda se torej odraža v tem dejstvu, ker posegajo v odločilni (počasen) korak reakcije.

Snovi, ki jih je mogoče dobiti z saponifikacijo

Glavni proizvodi saponifikacije so alkoholi in soli karboksilnih kislin. V kislem mediju dobimo ustrezni RCOOH, ki ga dobimo s saponifikacijo maščob in olj, ki jih poznamo kot maščobne kisline.

Tako so mila sestavljena iz soli maščobnih kislin, ki nastanejo pri saponifikaciji. Ali izhajate s kakšnimi kationi? Lahko so Na ⁺ , K ⁺ , Mg ²⁺ , Fe ³⁺ itd.

Te soli so topne v vodi, vendar jih obori z delovanjem dodanega NaCl, ki dehidrira milo in ga loči od vodne faze. Saponifikacijska reakcija za trigliceride je naslednja:

Glicerin je alkoholni "E", milo pa vse soli nastalih maščobnih kislin. Tu ima vsaka stranska veriga različne dolžine in stopnje nenasičenosti. Posledično te verige razlikujejo rastlinske maščobe in olja.

Ključ do izdelave mil je torej v izbiri najboljših maščob in olj, natančneje, v izbiri različnih virov trigliceridov.

Ta mila bela masa lahko v svoji strukturi vsebuje barvila in druge organske spojine, ki ji dajejo prijetne arome in svetle barve. Od tu naprej je vrsta možnosti ukrojena z umetnostjo in poklicem v tej trgovini.

Vendar pa je saponifikacija reakcija tudi sintetična pot karboksilnih kislin in alkoholov, ki ni nujno povezana z glicerinom ali milom.

Na primer, z osnovno hidrolizo katerega koli estrov, kot je preprost etil acetat, nastane ocetna kislina in etanol.

Topila mila

Maščobne soli so topne v vodi, vendar ne na enak način, kot so soliti ioni; torej obdan z vodno kroglo. V primeru mil, njihove stranske verige -R teoretično preprečujejo, da bi se raztopile v vodi.

Zato so za boj proti temu energijsko neudobnemu položaju usmerjeni tako, da te verige pridejo v stik in tvorijo apolarno organsko jedro, medtem ko polarne glave, konec (-COO ^- Na ⁺ ), delujejo z molekulami vodo in ustvarite "polarno lupino".

Zgornje je prikazano na zgornji sliki, kjer je prikazana ta vrsta strukture, znana kot micela.

"Črni repi" ustrezajo hidrofobnim verigam, ki se zapletejo v organsko jedro, zaščiteno s sivimi kroglami. Te sive kroglice sestavljajo polarno lupino, glave –COO ^- Na ⁺ .

Torej, micele so grozdi (aglomeracije) soli maščobnih kislin. V notranjosti lahko vsebujejo maščobe, ki so v vodi netopne zaradi svojega nepolarnega značaja.

Kako to storijo? Obe maščobni in -R verigi sta hidrofobni, zato imata oba visoko afiniteto drug do drugega.

Ko micele obdajajo maščobe, voda vzajemno deluje s polarno lupino, kar omogoča topnost mila. Prav tako se miceli negativno napolnijo, povzročajo odbojnost med seboj in zato ustvarjajo disperzijo maščobe.

Reference

1. Anne Marie Helmenstine, dr. (03.10.2017). Definicija in reakcija saponifikacije. Pridobljeno 24. aprila 2018, z: thinkco.com
2. Francis A. Carey. Organska kemija. Karboksilne kisline. (šesta ed., str. 863–866). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. Organska kemija. Lipidi (10. izdaja., Strani 1056–1058). Wiley Plus.
4. Wikipedija. (2018). Saponifikacija. Pridobljeno 24. aprila 2018 z: en.wikipedia.org
5. Boyd C. (27. februar 2015). Razumejte kemijo in zgodovino mila. Pridobljeno 24. aprila 2018 z: chemservice.com
6. Luca Laghi. (27. marec 2007). Saponifikacija. Pridobljeno 24. aprila 2018 z: commons.wikimedia.org
7. Amanda Crochet. (12. maj 2015). Micela (siva barva). Pridobljeno 24. aprila 2018 z: commons.wikimedia.org