Réaction de saponification et substances pouvant être obtenues

Le saponification c'est l'hydrolyse basique d'un ester. Cela signifie que l'ester réagit de manière irréversible avec une base (NaOH ou KOH), produisant de l'alcool et des carboxylates de sodium ou de potassium. Le mot signifie "faire des savons" et, en fait, c'est l'une des plus anciennes réactions chimiques utilisées par l'humanité.

À l'époque babylonienne, à l'aide des cendres collectées dans le bois, les plantes et les graisses animales, ils ont perfectionné l'art de fabriquer des savons. Pourquoi la graisse animale? La raison en est qu’elle est riche en triesters de glycérol (triglycérides) et que les cendres de bois sont une source de potassium, le métal de base.

L'image supérieure représente la réaction de saponification, dont le mécanisme est expliqué dans la section suivante. De cette manière, la saponification se produit en présence d'un ester si les conditions sont basiques, humides et que la température est considérablement élevée.

Sinon, la réaction produit un rendement inférieur, mais suffisant pour refléter ses effets sur les peintures et certaines surfaces. Tel est le cas des peintures à l'huile, où les pigments sont mélangés à de l'huile (source d'esters).

Index

• 1 réaction de saponification
  • 1.1 Mécanisme
  • 1.2 Cinétique
• 2 Substances pouvant être obtenues par saponification
  • 2.1 Action solvant des savons
• 3 références

Réaction de saponification

Mécanisme

Les esters ont un groupe acyle (O = C-R), qui est sensible aux attaques nucléophiles telles que OH^-.

Parce que les atomes d'oxygène "volent" la densité électronique de l'atome de carbone, il est partiellement chargé, d'autant plus dans le cas des esters.

Par conséquent, cette charge positive attire des espèces négatives capables de fournir des électrons à l’atome de carbone, l’attaque nucléophile se produisant (côté gauche de l’image). En conséquence, un intermédiaire tétraédrique (la seconde molécule de gauche à droite) est formé.

La charge négative sur l’oxygène de l’intermédiaire tétraédrique est le produit d’un OH^- entourant. Ensuite, cette charge négative est délocalisée pour créer le groupe carbonyle, "forçant" alors à rompre la liaison C-OR '. En outre, cette relocalisation produit un acide carboxylique RCOOH et un ion alcoxyde R'O.^-.

Enfin, le milieu réactionnel étant basique, l’alcoolate déprotonate une molécule d’eau et l’acide carboxylique réagit avec un autre OH^- du milieu, générant les produits de saponification.

Cinétique

La vitesse de la réaction de saponification est proportionnelle aux concentrations des réactifs. En d'autres termes, en augmentant la concentration de l'ester (RCOOR ') ou de la base (NaOH), la réaction se déroulera à un taux plus élevé.

Ceci se traduit également comme suit: la vitesse de saponification est de premier ordre par rapport à l'ester et de premier ordre par rapport à la base. Ce qui précède peut être exprimé avec l'équation mathématique suivante:

Vitesse = k [RCOOR '] [NaOH]

Où k est le coefficient constant ou de vitesse, qui varie en fonction de la température ou de la pression; c'est-à-dire que plus la chaleur est élevée, plus la vitesse de saponification est élevée. Pour cette raison, le milieu est bouilli.

Comme les deux réactifs sont de premier ordre cinétique, la réaction globale est de second ordre.

Dans le mécanisme de réaction de saponification, la formation de l'intermédiaire tétraédrique nécessite l'attaque nucléophile, qui implique à la fois l'ester et la base.

Ainsi, la cinétique du second ordre se reflète dans ce fait, car elle intervient dans l’étape déterminante (lente) de la réaction.

Substances pouvant être obtenues par saponification

Les principaux produits de la saponification sont les alcools et les sels d'acides carboxyliques. En milieu acide, on obtient les RCOOH respectifs obtenus par saponification de graisses et d'huiles, appelées acides gras.

De cette manière, les savons sont constitués de sels des acides gras résultant de la saponification. Est-ce que tu sors avec quels cations? Ils peuvent être Na⁺, K⁺, Mg²⁺, La foi³⁺, etc.

Ces sels sont solubles dans l'eau, mais précipitent sous l'action du NaCl ajouté au mélange, qui déshydrate le savon et le sépare de la phase aqueuse. La réaction de saponification d'un triglycéride est la suivante:

La glycérine est l'alcoolique "E" et le savon est tous les sels des acides gras résultants. Ici, chaque chaîne latérale -R a des longueurs et des degrés d'insaturation différents. Par conséquent, ces chaînes font la différence entre les graisses et les huiles végétales.

La clé de la fabrication des savons réside alors dans la sélection des meilleures graisses et huiles, ou plus précisément dans la sélection des différentes sources de triglycérides.

Cette masse blanche savonneuse peut contenir des colorants et autres composés organiques dans sa structure, ce qui lui confère des arômes agréables et des couleurs vives. De là, l'éventail des possibilités est dominé par l'art et la vocation dans ce métier.

Cependant, la réaction de saponification est également une voie de synthèse des acides carboxyliques et des alcools qui ne sont pas nécessairement liés à la glycérine ou aux savons.

Par exemple, l'hydrolyse basique de tout ester, tel que l'acétate d'éthyle simple, produira de l'acide acétique et de l'éthanol.

Action solvant des savons

Les sels des acides gras sont solubles dans l'eau, mais pas de la même manière que les ions sont solvatés; c'est-à-dire entouré d'une sphère aqueuse. Dans le cas des savons, leurs chaînes latérales -R les empêchent théoriquement de se dissoudre dans l'eau.

Par conséquent, pour contrecarrer cette position énergiquement inconfortable, ils sont orientés de manière à ce que ces chaînes entrent en contact, formant un noyau organique apolaire, tandis que les têtes polaires, la fin (-COO)^- Na⁺), interagir avec les molécules d’eau et créer une "coquille polaire".

Ce qui précède est illustré dans l'image ci-dessus, où ce type de structure connu sous le nom de micelle est représenté.

Les "queues noires" correspondent aux chaînes hydrophobes, empêtrées dans un noyau organique protégé par les sphères grises. Ces sphères grises constituent le bouclier polaire, les têtes -COO^- Na⁺.

Ensuite, les micelles sont des grappes (agglomérations) des sels des acides gras. Ils peuvent contenir des graisses insolubles dans l'eau en raison de leur caractère apolaire.

Comme ils le font? Tant les chaînes de graisse que les chaînes -R sont hydrophobes, donc les deux ont une grande affinité les unes pour les autres.

Lorsque les micelles renferment les graisses, l'eau interagit avec la coquille polaire, permettant la solubilité du savon. De même, les micelles sont chargées négativement, provoquant des répulsions entre elles et, par conséquent, générant la dispersion de la graisse.

Références

1. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (3 octobre 2017). Définition et réaction de saponification. Extrait le 24 avril 2018 de: thoughtco.com
2. Francis A. Carey. Chimie organique. Acides carboxyliques. (sixième édition., p. 863-866). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. Chimie Organique Lipides (10ème édition, page 1056-1058). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2018). Saponification. Récupéré le 24 avril 2018 de: en.wikipedia.org
5. Boyd C. (27 février 2015). Comprendre la chimie et l'histoire du savon. Récupéré le 24 avril 2018 de: chemservice.com
6. Luca Laghi. (27 mars 2007). Saponification. Extrait le 24 avril 2018 de: commons.wikimedia.org
7. Amanda Crochet (12 mai 2015). Micelle (échelle de gris). Extrait le 24 avril 2018 de: commons.wikimedia.org