Laboratorio Tataje Con Jabon

DETERMINACION DE LA SODA Y POTASA CAUSTICA LIBRE EN JABONES

7 de junio de 2012

INTRODUCCION: Al realizar la presente práctica, debemos de tener noción sobre algunos conceptos conceptos claves, para poder desarrollarla: El jabón generalmente es el resultado de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser, por ejemplo, la manteca de cerdo o el aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades. 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, o neutralizando ácidos grasos, con hidróxidos o carbonato de sodio o de potasio. La mejor clasificación de los jabones se basa en el uso para que hayan sido fabricados. Los de mejor calidad son los jabones de tocador, que contienen muy poco álcali y se utilizan grasas y aceites de color mucho más claro. Los que le siguen en 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. Método básico de fabricación: La mayor parte de los jabones se fabrican f abrican por uno de los dos métodos básicos siguientes: 1. Saponificación de grasas y aceites 2. Neutralización de ácidos grasos El más utilizado es el primero porque el equipo requerido para obtener productos de buena calidad es relativamente sencillo y poco costoso. La producción y manipulación de ácidos grasos requiere metales resistentes a los ácidos, caros y difíciles de conseguir. Por ello, resulta más fácil fabricar jabones de alta calidad con grasas y aceites neutros que instalar equipos especiales para hacer jabón con equipos especiales.

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OBJETIVOS - Aplicar los principios de las volumetrías de neutralización en la determinación de NaOH, NaHCO3, Na2CO3 o mezclas posibles en una solución alcalina. - Calcular el contenido de NaOH, NaHCO 3, o Na2CO3 mezclas posibles en una solución alcalina. - Calcular el error absoluto y el error relativo de los resultados de las muestras alcalinas.

JABÓN COMPOSICIÓN

Imagines equivalentes de la estructura química de estearato de sodio, un jabón tradicional. El jabón generalmente es el resultado de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser, por ejemplo, la manteca de cerdo o el aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades defensivas, sirve comúnmente para lavar. Tradicionalmente es un material sólido, lo que hace un contraste entre ellos aunque también es habitual verlo en forma líquida o en polvo. En realidad la forma sólida es el compuesto "seco" o sin el agua que está involucrada durante la reacción mediante la cual se obtiene el jabón, y la forma líquida es el jabón "disuelto" en agua, en este caso su consistencia puede ser muy viscosa o muy fluida. El jabón está hecho con las grasas de distintos animales y plantas.

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ACCIÓN DETERGENTE Los jabones ejercen su acción limpiadora sobre las grasas en presencia del agua debido a la estructura de sus moléculas. Éstas tienen una parte liposoluble y otra hidrosoluble. El componente liposoluble hace que el jabón moje la grasa disolviéndola y el componente hidrosoluble hace que el jabón se disuelva a su vez en el agua. Las manchas de grasa no se pueden eliminar sólo con agua por ser insolubles en ella. El jabón en cambio, que es soluble en ambas, permite que la grasa pase a la disolución desapareciendo la mancha de grasa. Cuando un jabón se disuelve en agua disminuye la tensión superficial de ésta, con lo que favorece su penetración en los intersticios de la sustancia a lavar. Por otra parte, los grupos hidrofóbicos del jabón se disuelven unos en otros; mientras que los grupos hidrofílicos se orientan hacia el agua generando un coloide, es decir, un agregado de muchas moléculas convenientemente orientadas. Como las micelas coloidales están cargadas y se repelen mutuamente, presentan una gran estabilidad.

MÉTODOS DE OBTENCIÓN

1. Se hierve la grasa en grandes calderas, se añade lentamente sosa cáustica (NaOH) y se agita continuamente la mezcla hasta que comienza a ponerse pastosa. La reacción que ha tenido lugar recibe el nombre de saponificación y los productos son el jabón y la lejía residual que contiene glicerina: grasa + sosa → jabón + glicerina 2. El jabón obtenido se deposita en la superficie en forma de gránulos. Para que cuaje de una manera completa se le añade sal común (NaCl). Esta operación recibe el nombre de sangrado o salado; con ella se consigue la separación total del jabón (que flotará sobre la disolución de glicerina), glicerina), de sosa (que no ha reaccionado) y de agua. 3. Ya habiendo realizado el sangrado, el jabón se pasa a otro recipiente o vasija donde se le pueden añadir perfumes, colorantes, productos medicinales, etc. Entonces, todavía caliente, se vierte en moldes, se deja enfriar y se corta en pedazos. 3 INGENIERIA

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Una barra de jabón genérico, después de la purificación y acabado. El jabón líquido está constituido principalmente por oleato de potasio, preparado por la saponificación del ácido oleico con hidróxido de potasio. También es muy usado (por ser más económico), el Estearato de sodio o palmitato de sodio, análogo al anterior, usando ácido estearílico, esteárico o palmítico e hidróxido sódico, respectivamente. En la actualidad hay dos métodos de obtención del jabón, ambos basados en la saponificación

Hidróxido de sodio El hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido sódico, también conocido como sosa cáustica o soda cáustica, es un hidróxido cáustico usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Además es usado en la Industria Petrolera en la elaboración de Lodos de Perforación base Agua. A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire (higroscópico). Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%. El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabones, crayón, papel, explosivos, pinturas y productos de petróleo. También se usa en el procesamiento de textiles de algodón, lavandería y blanqueado, revestimiento de óxidos, galvanoplastia y extracción electrolítica. Se encuentra comúnmente en limpiadores de desagües y hornos. También es importante su uso en la obtención de Aluminio a partir de Bauxita en el proceso Bayer.

El hidróxido de sodio, en su mayoría, se fabrica por el método de cuantificación, es decir, juntando otro hidróxido con un compuesto de sodio: Ca (OH)2 (aq) + Na2CO3 (aq) → 2 NaOH (aq) + CaCO3 (s) Aunque modernamente se fabrica por electrólisis de una solución acuosa de cloruro sódico o salmuera. Es un subproducto que resulta del proceso que se utiliza para producir cloro. Ánodo: 2Cl- → Cl2 (gas) + 2e-

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Cátodo: 2H 2O + 2e- → H2 + 2OHAl ir progresando la electrólisis se van perdiendo los cloruros siendo sustituidos por iones hidróxido, que combinados con los cationes sodio presentes en la disolución forman el hidróxido sódico. Los cationes sodio no se reducen a sodio metálico debido a su bajísimo potencial. Se utiliza una solución de una pequeña porción de sosa diluida en agua en el método tradicional para producir margarina común, una pretzel y también es usado para elaborar el lutefisk, comida tradicional de los países nórdicos a base de pescado

Hidróxido de potasio El hidróxido de potasio (también conocido como potasa cáustica) es un compuesto químico inorgánico de fórmula KOH, tanto él como el hidróxido de sodio (NaOH), son bases fuertes de uso común. Tiene muchos usos tanto industriales como comerciales. La mayoría de las aplicaciones explotan su reactividad con ácidos y su corrobibidad natural. Se estiman en 700 000 a 800 000 toneladas la producción de hidróxido de potasio en 2005 (del NaOH se producen unas cien veces más).

Propiedades y estructura El KOH es higroscópico absorbiendo agua de la atmósfera, por lo que termina en el aire libre. Por ello, el hidróxido de potasio contiene cantidades variables de agua (así como carbonatos, ver debajo). Su disolución en agua es altamente exotérmica, con lo que la temperatura de la disolución aumenta, llegando incluso, a veces, al punto de ebullición. Su masa molecular es de 56,1(u)

Jabón El KOH es especialmente significativo por ser el precursor de la mayoría de jabones suaves y líquidos, así como por estar presente en numerosos compuestos químicos que contienen potasio. La saponificación de grasas con KOH se utiliza para preparar los correspondientes "jabones de potasio", que son más suaves que los jabones derivados del hidróxido de sodio. Debido a su suavidad y mayor solubilidad, los jabones de potasio necesitan menos agua para licuificarse, y por tanto pueden contener mayor cantidad de agente limpiador que los jabones licuificados li cuificados basados en sodio. sodio.5

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MATERIALES Y REACTIVOS:

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MATERIALES: 2 vasos precipitados. Probeta Soporte universal. Bureta. Pipeta.

- Matraz Erlenmeyer. - Vagueta.

REACTIVOS: Jabón (de uso común) Agua destilada Acido clorhídrico. Indicador fenolftaleína.

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DETERMINACION DETERMINACIO N DE LA SODA Y POTASA CAUSTICA LIBRE EN JABONES

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PARTE EXPERIMENTAL: 1.- Pesamos 0.3 g de jabón (MP), para luego verterlo en el vaso precipitado. (Siendo esta muestra jabón de tocador); pesamos otra muestra de jabón 0.3 g (jabón de lavar), para realizar el mismo procedimiento que la primera muestra. 2.- Agregar 50 ml de agua destilada, agitar convenientemente hasta la disolución total de la muestra. 3.- Añadir 2 gotas del indicador fenolftaleína fenolftaleína a la disolución, la cual se tornara tornara un color rojo grosella.

4.- En la bureta enrasamos con acido acido clorhídrico 0.1 N. 5.- Dejamos caer la solución de la bureta conteniendo conteniendo acido clorhídrico 0.1 N , sobre la muestra problema y agitar vigorosamente hasta obtener la neutralización. 6.- Calcular en % la cantidad de NaOH y KOH que contiene los los jabones. El jabón duro contiene el Na y el jabón blando contiene K. 7.- Por ultimo formulamos las reacciones en las determinaciones del NaOH y KOH.

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- CALCULOS Y OBSERVACIONES: Jabón blando (tocador) K. Jabón duro (en detergente) detergente) Na.    

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Jabón blando; Peso de la la muestra: 0,31 gr. Gasto Gasto en la titulación: 6.4 ml.

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Jabón duro; Peso de la muestra: 0.302 gr. Gasto en la titulación 5.6 ml.

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OBSERVACIONES:

-Se pesa el jabón blando (tocador (tocador que contiene potasio) potasio) y también es pesado pesado el jabón duro (eliminar suciedad que contiene sodio).

-En un vaso precipitado p recipitado se coloca el jabón y se agrega agua destilada esto se hace en los dos tipos de jabón.

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- Luego se agita con la intensión de que se disuelva sin formar mucha espuma.

Observamos que se le adiciona un par p ar de gotas de fenolftaleina, donde agitamos y obtenemos un color rosado o violeta.

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-Luego en la bureta bureta adicionamos Acido clorhídrico con el la cual empezamos empezamos a titular, el objetivo es dejar caer gotas del acido hasta eliminar el color rosado formado por la fenolftaleína, en la cual podremos obtener el porcentaje de hidróxido de sodio y hidróxido de potasio (La titulación se hace a los dos tipos de jabones).

CONCLUSIONES:

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La presente práctica se desarrollo con la finalidad de conocer el porcentaje de soda y potasa caustica presentes en los jabones de uso común. Así también para conocer las diferencias existentes; así como las propiedades químicas y físicas de los jabones y los detergentes a través del del desarrollo del presente cuestionario. 11 INGENIERIA

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RECOMENDACIONES

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Tomar en cuenta los pasos a seguir, pues al obviar uno de los pasos a seguir podemos cometer errores que serán irrelevantes. Tener en cuenta las recomendaciones del profesor a cargo. Los materiales con las cuales cuales se trabajaron son son de alta toxicidad, tomar en cuenta la utilización de los guantes y mascarilla. Portar en el laboratorio con un extinguidor, ya que los reactivos son inflamables. Trabajar con cuidado en la titulación, pues el acido podría causarnos daños, como quemaduras e irritación.

CUESTIONARIO: 1.- ¿Qué sucede con la tensión tensión superficie del agua en presencias de jabones . Explique Cuando se ponen en contacto dos fases distintas (por ejemplo gas-líquido, gas-sólido, sólido-líquido, etc.) existe una superficie de separación entre ellas denominada interface. La tensión superficial disminuye apreciablemente con la temperatura y con la presencia de pequeñas cantidades de otras substancias (tensioactivas) como el jabón. En este caso, con poca energía energía la superficie del líquido puede puede experimentar experimentar un aumento considerable, favoreciéndose la formación de espuma. La concentración de moléculas en la superficie del agua provoca que su tensión superficial disminuya. Los compuestos que presentan este comportamiento se llaman compuestos tenso activos o surfactantes o surf activos. Los jabones son un tipo de compuestos tenso activos. Todos los buenos surfactantes tienen estructuras con una cabeza hidrofilia y una cola hidrofobia. Loa ácidos con doce o más átomos de carbono en la cadena hidrocarbonada de la molécula presentan un comportamiento tenso activo. Cuando se alcanza una concentración crítica de surfactante, la capa superficial se rompe en unidades más pequeñas, en agrupaciones de iones llamadas micelas.

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2.- Mediante un esquema, esquema, muestre muestre la agrupación de moléculas moléculas parar la formación de una micela en jabones e indique i ndique la intensidad polar. polar. Micela; es el conglomerado de moléculas moléculas que constituye una de las fases fases de los coloides. Es el mecanismo por el que el jabón solubiliza las moléculas insolubles en agua, como las grasas. En la formación de una micela de jabón en agua, las moléculas de jabón (una sal de sodio o potasio de un ácido graso) se enlazan entre sí por sus extremos hidrófobos que corresponden a las cadenas hidrocarbonadas, mientras que sus extremos hidrófilos, aquellos que llevan los grupos carboxilo, ionizados negativamente por pérdida de unión sodio o potasio, se repelen entre sí. De esta manera las cadenas no polares del jabón se ocultan al agua, mientras que los grupos carboxilo, cargados negativamente, se hallan expuestos a la misma. De forma semejante, los lípidos polares en disolución acuosa diluida se dispersan formando micelas. En éstas las cadenas hidrocarbonadas se ocultan del entorno acuoso y forman una fase hidrófoba interna, con los grupos hidrófilos expuestos en la superficie. Estas micelas pueden contener millares de moléculas de lípidos y, por tanto, su masa es muy elevada. Esquema de las micelas de grasa:

3.- ¿Qué importancia importancia tiene la presencia de Na y K en los jabones?. Explique Explique las fases principales de la saponificación de los jabones duros y blandos. blandos. Saponificación. La reacción llevada a cabo es la siguiente:

CH2 - O - CO - R 1 + 3 NaOH

CH2 - OH + R1 - COONa

CH - O - CO - R 2 + 3 NaOH


CH2 - O - CO - R 3 + 3 NaOH


Triglicérido

Glicerina Jabón

Soda

Durante la etapa se somete a calentamiento la solución alcalina junto con la grasa y/o aceite. Debido a la invisibilidad de la grasa y el hidróxido, la reacción inicialmente es lenta, pero a medida que aumenta la cantidad de jabón formado, se convierte en auto catalítica. Terminada la reacción de saponificación el jabón base formado está parcialmente disuelto en la fase acuosa. Para hacer efectiva la separación del jabón formado y la lejía se adiciona la sal suficiente de modo tal que se crea el medio que permita la separación entre las dos fases. Durante el proceso se suministra vapor saturado a 170 oc y un flujo de 130 lb/h con el objeto de mantener la temperatura de 13 INGENIERIA

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reacción, además, de obtenerse un mayor desprendimiento de glicerol de la masa jabonosa. La reacción entre la grasa y la soda cáustica es exotérmica, con un desprendimiento de 65 cal / Kg. El producto de la saponificación se decanta por un período de 4 horas, para hacer efectiva la separación de las fases. Cuando la saponificación termina se procede a lavar el jabón base, con las lejías provenientes de otras pailas de saponificación, con el fin de lograr una mayor recuperación de glicerina y obtener un jabón más puro. Las lavadas implican una hervida vigorosa con el fin de minimizar el efecto de oclusión. De esta manera se logra una perfecta saponificación, mejor recuperación de glicerina y a la vez, una base de jabón más limpia, desodorizada y libre de glicerol. En la industria se hacen de 3 a 5 lavadas hasta obtener un 2 % de glicerol en la masa de jabón base. En la última lavada denominada liquidación, liquidación, se adiciona agua a la masa jabonosa de modo tal que el porcentaje de electrolitos disminuya hasta un 0,45 - 0,5 %. De ésta manera se ubica el producto saponificado dentro de un diagrama de fases en la zona donde se separa una mezcla de jabón puro y jaboncillo. El jaboncillo retorna al proceso de lavadas. El jabón base, con un contenido promedio de 66 % jabón anhidro y 34 % agua, se lleva a la planta de terminación de jabón, mientras la lejía glicerosa que contiene un 15 % de glicerina, se lleva a tratamiento para concentrarla y obtener glicerina al 99 % de pureza. Los recipientes de saponificación son tanques cilíndricos de base cónica (pailas) enchaquetados, dotados de tres serpentines que pueden ser abiertos y/o cerrados, por donde circula el vapor para dar el calor necesario a la saponificación y a las sucesivas lavadas que se realizan. En la figura se muestra los tanques típicos de saponificación. Las dimensiones de las pailas de saponificación alcanzan 6 metros de alto por 4 metros de diámetro. Las industrias nacionales más representativas del sector cuentan con un sistema de cuatro o cinco pailas para la saponificación y producción de un producto específico. 4.- Haga una diferencia entre jabón y detergente, y explique la ventaja y desventajas de cada uno. Los detergentes son una mezcla de muchas sustancias. El componente activo de un detergente es similar al de un jabón, su molécula tiene también una larga cadena liófilo y una terminación hidrófila. Suele ser un producto sintético normalmente derivado del petróleo. 14 INGENIERIA

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Una de las razonas por las que los detergentes han desplazado a los jabones es que se comportan mejor que estos en aguas duras. VENTAJAS: -Los detergentes (agentes limpiadores), son efectivas incluso en aguas duras. DESVANTAJAS: - Los jabones presentan presentan la desventaja de que si se usan usan en agua dura, tienden a formar sales con los cationes de los metales formando "natas" que neutralizan su acción. - Por su amplia utilidad los detergentes se usan tanto en la industria como en los hogares, sin embargo, puesto que se emplean en grandes cantidades constituyen una fuente de contaminación del agua.

5.- Que explicación merecen los resultados obtenidos. Que todos los jabones, cualquiera sea su uso particular, esta siempre tendrá un porcentaje de presencia del NaOH y KOH, pues sin estos álcalis fuertes la producción de jabón seria nula. Siendo estos álcalis de vital importancia para la producción del jabón, de cualquier cualquier tipo.

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