Obiettivi
L’obiettivo di questo laboratorio è fare il sapone di soda tramite la reazione di saponificazione.
La fabbricazione del sapone è rimasta immutata nei secoli. L’antica tradizione romana prevedeva la miscelazione di acqua piovana, potassa e sego animale (forma fusa di grasso di manzo o montone). Fare il sapone era un processo lungo e arduo. Per prima cosa, il grasso doveva essere reso (fuso e filtrato). Poi si aggiungeva una soluzione di potassa. Poiché l’acqua e l’olio non si mescolano, questa miscela doveva essere continuamente mescolata e riscaldata a sufficienza per mantenere il grasso fuso. Lentamente, una reazione chimica chiamata saponificazione avrebbe avuto luogo tra il grasso e l’idrossido, dando luogo a un sapone liquido. Quando il grasso e l’acqua non erano più separati, la miscela veniva lasciata raffreddare. A questo punto il sale, come il cloruro di sodio, veniva aggiunto per separare il sapone dall’acqua in eccesso. Il sapone arrivava in cima, veniva scremato e messo in stampi di legno a stagionare. Veniva invecchiato molti mesi per permettere alla reazione di andare a buon fine.
Tutto il sapone è fatto da grassi e oli, mescolati con soluzioni alcaline (basiche). Ci sono molti tipi di grassi e oli, sia animali che vegetali. I grassi sono di solito solidi a temperatura ambiente, ma molti oli sono liquidi a temperatura ambiente. Gli oli da cucina liquidi provengono da mais, arachidi, olive, soia e molte altre piante. Per fare il sapone si possono usare tutti i diversi tipi di grassi e oli, dallo strutto agli oli esotici delle piante tropicali.
Reazioni di saponificazione:
Procedura
Sicurezza
Assicurati di fare attenzione quando distribuisci il 9 M NaOH. Se la sostanza chimica entra in contatto con la tua pelle, risciacqua immediatamente con acqua per un minimo di quindici minuti e informa il tuo istruttore.
Dispositivo di protezione personale (DPI) richiesto: occhiali di sicurezza, camice, scarpe chiuse
Materiali e attrezzature
Materiali: olio d’oliva caldo (preriscaldato dall’istruttore), soluzione di idrossido di sodio 9 M, coloranti alimentari, profumi assortiti, acido stearico
Attrezzatura: bicchiere alto da 250 mL, bacchetta di plastica, pipette di vetro e bulbi per pipette
- Il tuo istruttore ha un bicchiere di olio d’oliva, preriscaldato a 35°C, sul banco anteriore. Versa 10 ml dell’olio caldo in un becher alto da 250 mL.
- Prima di iniziare la reazione, scegli la tua fragranza. Potete scegliere una delle seguenti: caramella per le vacanze, cocco dell’isola, yuzu, energia, lavanda, tè bianco & zenzero, erba fresca tagliata, plumeria, lilla, latte di avena & miele, sandalo, rilassante, legno di cedro, cannella, amyris, vaniglia.
- Aggiungere 1-2 gocce della fragranza desiderata, utilizzando la pipetta fornita al banco anteriore; non mescolare le fragranze.
- Aggiungere 3 ml di soluzione di idrossido di sodio 9 M al becher. Questo è approssimativamente due spruzzi di contagocce pieni.
- Utilizzare l’asta di plastica per mescolare. Devi mescolare per 20-45 minuti; puoi scegliere di fare a turno con il tuo compagno di laboratorio. La miscela diventerà lentamente più liscia e opaca; dovrebbe addensarsi fino a raggiungere una consistenza simile al budino.
- Dopo l’approvazione del tuo istruttore, aggiungi 2-3 gocce di colorante alimentare desiderato. Mescolare.
- Aggiungi un pizzico (circa 1/8 di cucchiaino) di acido stearico. Questo servirà come indurente per il sapone liquido. Mescolate.
- Versate nello stampo scelto. Etichettare con i vostri nomi e il numero della sezione del laboratorio.
- Dopo aver versato nello stampo, il processo continuerà da solo. Il sapone si riscalda e si liquefa di nuovo, poi si raffredda lentamente, si indurisce e si asciuga. Quindi, il sapone deve essere lasciato indisturbato per almeno 12 ore. Ritirerete il vostro sapone finito in laboratorio la prossima settimana.
Rapporto
Osservazioni sperimentali
Puoi fare delle osservazioni dopo che il sapone si è asciugato; ti verrà restituito in laboratorio o a lezione.
- Puzza come qualsiasi altro sapone che hai usato? Fa la schiuma come il sapone normale?
- Pulisce le mani bene come il sapone normale? Spiega.
Ora sciacqua bene le mani nel caso in cui il tuo sapone contenga idrossido di sodio non reagito.
Domande
- La reazione di saponificazione avviene tra un acido e una base, come mostrato nella figura della procedura. Nella reazione che hai eseguito, qual è l’acido e qual è la base?
- La base usata nella reazione di saponificazione deve sempre contenere uno ione idrossido. Quali basi sono più comunemente usate per questa reazione?
- I prodotti della reazione sono glicerolo e un sapone grezzo. La formula chimica del sapone è \ce{CH3(CH2)14COO^- Na^+}}. Disegna la struttura ad angolo retto.
- Sulla struttura di cui sopra, cerchia la parte della molecola che è solubile in acqua. Perché questa porzione è solubile in acqua?
- Sulla struttura di cui sopra, metti in un riquadro la porzione della molecola che è liposolubile. Perché questa porzione è liposolubile?
- Sulla struttura di cui sopra, aggiungi le interazioni alle molecole d’acqua: ione positivo al dipolo dell’idrogeno e ione negativo al dipolo dell’ossigeno.
- Durante la sezione di laboratorio, perché la reazione di saponificazione ha richiesto un lungo periodo di agitazione?
- Dopo la sezione di laboratorio, perché il sapone ha dovuto “indurire” negli stampi?
- Pensi che il tipo di grasso usato farà la differenza nel prodotto? Perché o perché no?