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Índice
- Introducción
- Planteamiento del problema
- Objetivos.................................................................................................................................
- Metodología
- Resultados y discusión
- Conclusiones.........................................................................................................................
- Referencias
Introducción
En el apasionante mundo de la química, existen procesos interesantes que nos permiten transformar ingredientes cotidianos en productos sorprendentes. Uno de estos procesos es la saponificación, una reacción química que nos permite crear nuestro propio jabón a partir de ingredientes simples como la sosa cáustica y el aceite usado. El aceite comúnmente es de origen vegetal y suele permanecer en estado líquido a temperatura ambiente o en estado sólido a bajas temperaturas dependiendo de su origen. Entre la amplia variedad de aceites que hay están el de oliva, de girasol, de aguacate, de canola, aceite de palma, entre otros. Al ser utilizados los aceites, estos suelen considerase como un desecho, cuando en realidad no es así, la gestión de los aceites vegetales usados no sólo representa un problema ambiental, sino que es un desaprovechamiento de una materia prima valiosa, tanto para la obtención de glicerina, ácidos grasos, jabón, entre otros. En este experimento exploraremos el proceso de saponificación y demostraremos cómo el aceite y la sosa caustica se combinan para dar vida a una sustancia tan útil como el jabón. De esta forma también se explica y se realiza un análisis químico de la alternativa de residuos de los aceites utilizados para cocinar y así no desechar aceite ya que es altamente contaminante y obtener un beneficio ambiental y económico.
y el consumo de agua, llevando como resultado a un ahorro significativo de recursos naturales. El convertir aceite quemado en jabón hace que este pase por un proceso de saponificación que ayuda a descomponer y neutralizar productos químicos y toxinas dañinas. Con esto se pretende aprovechar un producto que de otra manera sería perjudicial para el medio ambiente.
Objetivos
- A partir de aceites usados obtener jabones que sean de calidad similar a los jabones comerciales.
- Estudiar y describir términos químicos involucrados en el proceso de la fabricación de jabón mediante la saponificación.
- Plantear la reacción de saponificación y calcular k de equilibrio.
Metodología
El estudio se realizó de manera casera en Xalapa, Veracruz a 1,417 msnm, con temperatura promedio de 26°C. Se realizaron dos experimentos en diferente momento, el primero con fecha de 15 de mayo de 2023 y el segundo con fecha 05 de junio de 2023. Cabe aclarar que toda interacción con la sosa cáustica se utilizaron guantes, lentes de protección y mascarilla como método de seguridad contra accidentes debido a las características que tiene la sosa cáustica, su reacción con el agua puede llegar a ser corrosiva, pues se libera una alta temperatura. Esta mezcla representa un alto riesgo para las personas que la manipulan, ya que puede causar daños en la piel y ojos. Materiales:
- Contenedores de plástico termoestables
- Recipientes de vidrio
- Tela porosa
- Colador
- Agitador de madera
- Gramera
- Guantes
- Lentes de protección
- Mascarilla
- Indicador de pH casero (extraído de una col morada) Reactivos
- Hidróxido de Sodio (NaOH)
- Aceite vegetal de canola usado
- Agua Para conocer que tanta cantidad de NaOH se necesita partir del porcentaje en peso de cada aceite y aplicar el valor IS para calcular la cantidad de sosa (para jabones sólidos). En este caso en particular se contaba con 100 ml de aceite de canola usado el cual corresponde con el valor de 124,06 para NaOH. Procedimiento:
- El aceite deberá estar previamente puesto en reposo durante unas 2 o 3 horas mínimo para que las impurezas o pozos dentro se asienten y la separación sea más fácil, posteriormente se pasa por un colador con una tela porosa encima para mayor filtración.
Ilustración 4. Solución de NaOH y H2O Ilustración 2. Escala de colores de acuerdo con el pH Los colores que se obtienen para disoluciones de distintos pH varían del rojo al amarillo pasando por el rosa, púrpura, azul y verde. Los valores de pH menores a 7 son ácidos y los mayores a estos básicos. Medición de pH Sosa caustica Se disolvió 2 gr de Sosa Cáustica (hidróxido de sodio) en 100 ml de agua en un recipiente de plástico termoestable, se removió hasta homogeneizar la mezcla. Dejando que la disolución llegara a temperatura ambiente se agregó el indicador de pH. Se puede notar que en el instante en que se agrega indicador se torna de un color verde e inmediatamente cambia a un color amarillo, comprobando así que el hidróxido de sodio es fuertemente una base. (^) Ilustración 3. Indicador de pH siento vertido en la disolución NaOH-H2O
Medición de pH del Jabón. Los jabones una vez obtenidos se sometieron a una prueba de pH. Con la yema de los dedos humedecidos se masajea la superficie del jabón hasta formar una mezcla de espuma y agua. El contacto con el jabón no es directo, se deben usar guantes como protección. En nuestro caso se hizo una mezcla considerable de agua con el jabón fabricado en donde se le agregaron aproximadamente 3 ml de indicador natural de col morada dándonos un color turquesa, lo que nos indica una escala entre 9 y 10 de pH. Ilustración 5. Comprobando el nivel de pH de la mezcla de jabón recién hecha. Medición de pH en Jabón posterior al curado De manera similar con el jabón recién hecho, se humedece el jabón para generar espuma y pueda ser evaluada con los indicadores de pH. Si quisiéramos hablar de pH en aceite vegetal forzosamente nos tendríamos que referir al pH de una solución de aceite vegetal en agua. Sin embargo, el aceite vegetal es insoluble en el agua, por lo que no se pueden preparar soluciones acuosas de dicho soluto. Lo mismo se puede decir de los aceites minerales y de cualquier otra sustancia que no sea hidrosoluble. Como consecuencia, el aceite vegetal no tiene pH o, mejor dicho, no tiene sentido hablar acerca del pH del aceite vegetal (o de cualquier otro aceite) ya que este concepto, visto de la manera tradicional, no existe en ausencia de agua.
C (^) Aceite de 0.2 71 mol / 2 00cm^3 = 0.00 1355 mol/cm^3 Calculo de las Concentraciones de los reactivos y los productos (factor de conversión 50%) 𝐶 22 𝐻 42 𝑂 2 3 𝑁𝑎𝑂𝐻 C 3 H 8 O 3 CH 3 (CH 2 ) 14 CO 3 Na Inicial 0.00 1355 mol/cm^3 0.00155 mol/cm^3 0 Final 0.00 1096 mol/cm^3 7.75*10-^4 mol/cm^3
mol/cm^3
mol/cm^3 ( 0. 0002583 )( 0. 0002583 ) ( 0. 001096 ) ( 7. 75 ∗ 10 − 4 ) 3 = Keq = 130 777. Discusión Para comprender la naturaleza del cambio químico asociado a este proceso, es necesario primero revisar algunas características importantes de los ácidos carboxílicos y su reactividad química. En general los ácidos carboxílicos se caracterizan por ser una clase de compuestos orgánicos que contienen un grupo carboxilo unido a un hidrógeno (HCOOH), a un grupo alquilo (RCOOH) o a un grupo arilo (ArCOOH), formando estructuras generales como las que se muestran a continuación: La reacción de saponificación ocurre mediante un mecanismo de sustitución acil- nucleofílica. Cuando se hidroliza la grasa con NaOH en caliente, se obtiene glicerina y una
mezcla de sales sódicas de los ácidos carboxílicos de cadena larga. La principal causa es la disociación de las grasas en un medio alcalino, separándose glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se asocian inmediatamente con los álcalis constituyendo las sales sódicas de los ácidos grasos las cuales constituyen lo que se conoce como jabón sódico. Esta reacción se denomina también desdoblamiento hidrolítico y es una reacción exotérmica. La reacción típica es: ÁCIDOS GRASOS + SOLUCIÓN ALCALINA = GLICERINA + JABÓN Así es como al mezclar los ácidos grasos (principales componentes de las grasas animales y de los aceites vegetales) con una solución alcalina (hecha a partir de una mezcla de agua y un álcali, como por ejemplo la sosa), se obtiene el jabón (que será realmente suave, porque además el otro subproducto que se obtiene de esta reacción es la glicerina). El álcali es imprescindible para que se produzca esa reacción, pero hay que tener en cuenta que por sí solo es un elemento cáustico muy peligroso, cuyo manejo implica tomar una serie de precauciones muy importantes para manipularlo con seguridad. Los álcalis más utilizados en la fabricación del jabón son la sosa (hidróxido sódico, NaOH) y la potasa (hidróxido potásico, KOH). Por eso, es necesario tener mucha experiencia y unos conocimientos muy amplios sobre los álcalis y sus reacciones químicas, para proceder a realizar una saponificación que ofrezca totales garantías de que el producto final obtenido no entrañe riesgo alguno para la piel.
proceso de fabricación de jabón, ya que permite la formación de productos a partir de los reactivos y formación de reactivos a partir de productos. González Solano Alejandra En conclusión, el proceso de elaboración de jabones a partir de aceite usado ha logrado cumplir los objetivos establecidos. Se ha demostrado que es posible obtener jabones de calidad similar a los jabones comerciales utilizando aceites usados como materia prima. Esto implica que se puede aprovechar y reciclar de manera efectiva un producto que de otra forma sería considerado un desecho contaminante. Además, el estudio y descripción de los términos químicos involucrados en el proceso de fabricación de jabón mediante la saponificación ha permitido comprender a fondo los mecanismos y reacciones químicas que ocurren durante el proceso. La saponificación, que es la reacción clave en la producción de jabón, ha sido planteada y comprendida en detalle, lo que proporciona una base sólida para el desarrollo y mejora del proceso. En general, el proceso de elaboración de jabones a partir de aceite usado ha demostrado ser exitoso en términos de obtener jabones de calidad similar a los comerciales, comprender los aspectos químicos involucrados y calcular la constante de equilibrio. Estos logros respaldan la viabilidad y el impacto positivo de esta práctica en la reducción de residuos, el aprovechamiento de recursos y la protección del medio ambiente. Romero Hernández Enid Lourdes Paola Como se explicó anteriormente la saponificación es una reacción química efectuada entre un ácido graso y una base fuerte como lo es el hidróxido de sodio. Durante esta reacción se lleva a cabo un equilibrio químico entre los reactivos y productos cuando en un sistema cerrado las concentraciones de los reactivos y productos ya no cambian. La reacción de saponificación si cumple con la solución a la problemática de evitar generar más desechos que produzcan daño al medio ambiente, dándole más vida útil al aceite reutilizándolo como materia prima para la elaboración de jabón, esto reduce la dependencia de la extracción de recursos naturales y disminuye los costos de producción.
El reciclaje de aceites para la elaboración de jabón es una práctica altamente beneficiosa que tiene un impacto positivo en el medio ambiente, la economía y la salud. Al reciclar los aceites usados, se reducen la contaminación del agua y del suelo, se generan oportunidades económicas promover y apoyar esta actividad es fundamental para fomentar la sostenibilidad y construir un futuro más limpio y saludable. Es importante destacar que la elaboración de jabones con aceite reciclado requiere un proceso adecuado de purificación y tratamiento del aceite para garantizar la calidad y seguridad del producto final. Como es bien sabido es fundamental seguir buenas prácticas de higiene y utilizar ingredientes adicionales de calidad para obtener jabones de alta calidad que puedan utilizarse para la venta.
Referencias
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