Practica n°3 Bioquimica PDF

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE CIENCIASCARRERA: QUÍMICAINFORME DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA IPráctica No.DATOS GENERALES:NOMBRES: CODIGOS: Camino Camila 302 González Myriam 200 Toaquiza Valeria 424GRUPOS No. 1FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA:08/06/2020 14/06/TEMA: SAPONI...

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA: QUÍMICA

INFORME DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA I Práctica No.3 DATOS GENERALES: NOMBRES:

CODIGOS:

Camino Camila González Myriam Toaquiza Valeria

302 200 424

GRUPOS No. 1 FECHA DE REALIZACIÓN: 08/06/2020

FECHA DE ENTREGA: 14/06/2020

TEMA: SAPONIFICACIÓN 1. OBJETIVOS: 1.1. GENERAL Obtener un jabón mediante la reacción de saponificación utilizando una solución de hidróxido de sodio y aceite de girasol, para de esta manera corroboró las reacciones de lípidos estudiadas en la cátedra de bioquímica I. 1.2.ESPECÍFICOS • Sintetizar jabón mediante la reacción de saponificación utilizando Na(OH) y aceite de girasol y anotar las principales observaciones. • Identificar los reactivos y productos que intervienen durante el proceso de saponificación. • Comprobar la solubilidad del jabón elaborado mediante la reacción de saponificación y determinar si es un compuesto tensoactivo o no. 2. MARCO TEÓRICO • Lípidos Son biomoléculas orgánicas conformadas por C, H y O, pueden contener también P y N. Son compuestos químicos muy diversos que se caracterizan por su elevado contenido energético, por ser solubles en solventes orgánicos o grasos y poco solubles en solventes polares como el agua (1). Se clasifica en: saponificables e insaponificables.

Ilustración 11:: Clasificación de los lípidos. Recuperado de https://www.iidenut.org/instituto/2018/10/16/clasificacionactualizada-de-los-lipidos/

Lípidos saponificables: están compuestos por un alcohol unido a uno o varios ácidos grasos (iguales o diferentes). La unión es por un enlace éster (muy difícil de hidrolizar) que puede romperse fácilmente si el lípido se encuentra en un medio básico. En este caso se produce la saponificación alcalina. Lípidos insaponificables: no tienen ácidos grasos en su estructura, por tanto, no son saponificables (no forman jabones) (2) • Composición química del aceite de girasol El aceite de girasol está constituido por grasa en un 99,9%. En su composición sobresalen los ácidos grasos poliinsaturados (62 g) de los que destacan el ácido linoleico (C18H32O2 ) y el ácido linolénico (C18H30O2).; 25 gramos de ácidos grasos monoinsaturados, más 12 gramos de ácidos grasos saturados. Estos ácidos grasos se consideran esenciales y deben proporcionarse diariamente a través de los alimentos, ya que no pueden ser sintetizados por nuestro organismo.(9) La fracción saponificable representa más del 98% de la composición del aceite de girasol ya que está formado por los ácidos expuesto anteriormente agrupados formando triacilglicéridos, di acilglicéridos o libres. Lo que le hace un candidato perfecto para la reacción de saponificación. (10)

Ilustración 2: Estructuras químicas de los principales ácidos del aceite de girasol (linoleico, linolénico). Recuperado de: https://www.researchgate.net/profile/Cj_Bautista/publication/46146496

• Saponificación La saponificación es la síntesis del jabón a partir de la reacción química de aceites o grasas en un medio alcalino (puede ser NaOH o KOH). La reacción consiste en la hidrólisis en medio básico de las grasas o lípidos, que se descomponen en sales de potasio o sodio (jabones) y glicerina. (3) Es un proceso exotérmico. El calor desprendido es necesario para lograr un producto de

calidad, por ello mientras mayor sea el calor producido por la reacción más completa es la saponificación y la calidad de los jabones será mejor (transparencia y limpieza). Aunque esta reacción rara vez produce el calor necesario por lo que se hace muy conveniente suministrárselo para que la neutralización de los ácidos grasos ocurra completamente lográndose así una mayor calidad en el producto. (4)

ACIDO GRASO + BASE FUERTE → SAL ÁCIDA (Jabón) + ALCOHOL Ilustración 3: Reacción de saponificación, Recuperado de: http://iesmonre.educa.aragon.es/alumnos/jabon/elaboraci%F3n_de_jab%F3n.htm

• Jabones Una molécula de jabón tiene 2 extremos de diferente afinidad, la cabeza o grupo carboxilato (roja, con carga) interactúa con el agua (hidrófila), mientras que la cadena carbonada (azul, sin carga) se mezcla con las grasas y aceites (lipofílica). La acción limpiadora del jabón se debe a su poder emulsionante, esto es su habilidad para suspender en agua sustancias que normalmente no se disuelven en agua pura. La cadena hidrocarbonada interactúa con la grasa, disolviéndola, mientras que la región cargada se orienta hacia el exterior, formando gotas. Una vez que la superficie de la gota de grasa está cubierta por muchas moléculas de jabón, se forma una micela con una pequeña gota de grasa en el interior. Esta gota de grasa se dispersa fácilmente en el agua, ya que está cubierta por las cabezas con carga o aniones carboxilato del jabón.

Ilustración 4 Molécula de Jabón. Y formación Micelas. Obtenido de https://www.revista.unam.mx/vol.15/num5/art38/art38.pdf

La mezcla que resulta de dos fases insolubles (agua y grasa), con una fase dispersada en la otra en forma de pequeñas gotas, se denomina emulsión. Por lo tanto, se dice que la grasa ha sido emulsionada por la solución jabonosa. De esta manera, en el proceso de lavado con un jabón, la grasa se elimina con el agua del lavado. (5) 3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1. MATERIALES - Placa Petri - Vaso de precipitación de 500ml - Trípode - Mechero - Malla de amianto - Varilla de Agitación - Probeta - Espátula - Pinza 3.2.REACTIVOS - Aceite de girasol - Agua destilada - Hidróxido de sodio (NaOH) - Cloruro de sodio (NaCl)

4. GRÁFICO

Ilustración 5: Gráfico del equipo en el proceso de la saponificación, Realizado por: Camino C, González M, Toaquiza V.

5. PROCEDIMIENTO

lustración 6: Procedimiento de Saponificación. Realizado por: Camino C., Gonzáles M. & Toaquiza V. 10/6/2020.

6. CÁLCULOS, REACCIONES Y RESULTADOS 6.1. REACCIONES 6.1.1. Reacción preliminar: Disolución de Hidróxido de Sodio: HO 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑠) → 𝑁𝑎(𝑎𝑐) + + 𝑂𝐻 −(𝑎𝑐) 2

6.1.2. Mecanismo de la reacción de saponificación:

Ilustración 7: Mecanismo de hidrólisis básica de ésteres (saponificación). Tomado de Breña, et al., 2012

6.1.3. Estructura de una micela

Ilustración 88: Estructura química de una micela. Recuperado de Breña, et al., 2012 p.81

6.2. RESULTADOS Resultados Preguntas para verificar la formación de jabón

no

si

¿La disolución de NaOH fue exotérmica? ¿Todo el proceso de saponificación se llevó a cabo con ayuda de calor? ¿Se produjo turbidez y posterior presencia de grumos al calentar la solución de aceite con NaOH? ¿Se purificó el jabón con NaCl? ¿El jabón obtenido es muy húmedo? ¿El jabón obtenido produce espuma? 6.2.1. Tabla de resultados, Realizado por: Camino C, González M, Toaquiza V, 10/06/2020.

7. OBSERVACIONES • Al calentar la mezcla de aceite de girasol e hidróxido de potasio en el mechero se pudo observar que al inicio se vuelve turbia y la textura cambia de liquido a una textura esponjosa por acción de la constante agitación y temperatura • Después de unos minutos se observó que aparecieron los primeros grumos o escamas del jabón suspendidas en la superficie del vaso de precipitación. • Pasado un tiempo, se observó la formación de 3 capaz en él recipiente: una parte superior formada de una solución amarillenta que corresponde al ácido graso no utilizado, una parte intermedia semisólida que corresponde al jabón en formación, y en la parte de abajo se formó una solución más clara que contiene la solución de hidróxido de potasio sobrante con la glicerina formada. • Después de reposar por 20 minutos y añadir el cloruro de sodio a la mezcla, el jabón empezó a precipitar y se formó una pasta sólida desapareciendo los restos de la glicerina. • Al comprobar la solubilidad del jabón, se observó que al estar en contacto con el agua hizo bastante espuma mientras se disolvía lentamente en las manos. 8. DISCUSIÓN DE RESULTADOS La saponificación se realiza a partir de la reacción química de aceites o grasas, en nuestro caso aceite de girasol; y en medio alcalino (NaOH); donde se descomponen en sal de sodio (jabón) y glicerina. Esto se debe a que el hidróxido de sodio libera iones OH-, los cuales van a intervenir en el ataque nucleofílico del grupo acil del triacilglicérido (ilustración 7) (3). Nuestro objetivo perseguía obtener un jabón como tal, y lo conseguimos debido a que este al ser utilizado formaba una emulsión de jabón (sustancia tensoactiva), que según lo explica Breña (2012) las sales de sodio y potasio de los ácidos carboxílicos derivados de los triacilgliceroles, actúan como jabones debido a que pueden formar películas sobre

superficies acuosas formando micelas, y cada una puede contener entre 100 a 200 unidades moleculares de jabón, en donde los iones carboxilato son atraídos por el agua y se ubican en el exterior de la micela, formando una capa esférica que la recubre, se conoce como “cabeza polar”, por su parte, las cadenas alquílicas hidrófobas, debido a su atracción mutua mediante fuerzas de London y a su tendencia a evitar el contacto con el disolvente acuoso polar, tienden a ocupar la misma región del espacio y quedan sepultadas en el interior de la micela, como se observa en el apartado 6.1.3, lo cual justifica la emulsión de espuma.(11)(12) Finalmente, la reacción de saponificación de aceite de girasol, constituiría la formación de un jabón de media dureza, debido a que en el artículo Revisión bibliográfica sobre jabones, expresa que el hidróxido de sodio, con el que se trabajó, es utilizado en la fabricación de jabones duros; sin embargo, en este mismo artículo se expresa que los aceites vegetales constituirían a que un jabón sea suave (para pieles sensibles)(13) 9.

CONCLUSIONES • Mediante esta práctica de laboratorio se pudo obtener un jabón a partir de la reacción de saponificación. • Se corroboró las reacciones de los lípidos estudiadas en la cátedra de bioquímica. • Se verificó que para el proceso de saponificación se necesitó una base OH como el NaOH y un ácido graso. • Se comprobó la solubilidad y propiedades tensoactivas del jabón obtenido.

10. RECOMENDACIONES • Durante todo el procedimiento se debe tomar todas las medidas de seguridad en el laboratorio, usar guantes, pinzas, etc. • Al prepara la solución de hidróxido de sodio en agua, se debe tomar precauciones ya que es una reacción exotérmica, por lo tanto, su preparación debe ser rápida. • Durante el proceso es necesario controlar la temperatura constantemente con la ayuda de un termómetro para mantener la temperatura que nos pide. • La agitación debe ser constante y con fuerza al calentar la mezcla para evitar que se adhiera en el vaso de precipitación y se logre una mejor homogeneidad de la mezcla. • Es muy importante el peso de cada reactivo que se utilizo en la practica para garantizar la elaboración de un buen producto. 11. CUESTIONARIO a) Describe el proceso de saponificación La saponificación es una hidrólisis de éster en medio básico para obtener jabón. Existen 2 procesos de saponificación, en frío o en caliente. La saponificación en caliente es un método industrial y la saponificación en frio es un método artesanal. (6)

Ilustración 99: Diferencias entre los procesos de saponificación. Obtenido de: https://www.ashestolife.es/el-proceso-de-saponificacion-determinante-en-la-calidad-de-los-jabones/

• Saponificación en frío. Método tradicional y artesanal Los ingredientes principales son los ácidos grasos (aceite vegetal o animal) y un álcali (hidróxido de sodio). - Primero disolver NaOH en agua (reacción exotérmica), que puede alcanzar los 70º C. - Una vez se ha enfriado completamente, mezclar con el aceite vegetal y comienza la reacción de saponificación - Batir y obtener una pasta consistente que se coloca en moldes y se deja reposar 72 horas, hasta que la mezcla ha endurecido - Posteriormente se desmolda y se corta en pastillas que se dejan secar durante 30 días, tiempo que tarda en completarse la reacción de saponificación. (6) Este proceso químico parte desde un triglicérido (que ha reaccionado con el ácido graso y el alcohol formando un éster) al que se le agrega 3 moléculas de sosa caustica (base fuerte). Lo que pasa es que el sodio (Na) ocupa el lugar del hidrogeno (H) por lo tanto se rompe el enlace y se forma la sal del ácido carboxílico. Simultáneamente los OH de la sosa se unen a los CH2 formando el alcohol (glicerol). (7) b) Indica el proceso industrial para obtener jabón Como se comento en la pregunta anterior, hay dos procesos de saponificación, ya se vio la saponificación en frío y ahora se verá la saponificación en caliente. • Saponificación en caliente. Método industrial En la industria del jabón el método más comúnmente utilizado es el proceso en caliente. Las grasas se saponifican en una solución de NaOH en una caldera abierta, que tiene en el fondo tubos de vapor cerrados, para el calentamiento indirecto, y otros abiertos para un calentamiento directo, pasando el vapor a una velocidad adecuada para mantener la agitación y la ebullición. Cuando la reacción termina, se añade sal con lo que precipitan gruesos coágulos de jabón. La capa acuosa, que contiene glicerina, se elimina y se concentra, purificando la glicerina por destilación al vacío. El jabón crudo contiene glicerina, álcali y sal y, para separar estas impurezas, se hierve con suficiente cantidad de agua para que se forme un líquido homogéneo, volviendo a precipitar el jabón por adición de sal. Este proceso puede repetirse, para recuperar totalmente la glicerina y eliminar las impurezas. Finalmente, se hierve con agua suficiente para que se forme una mezcla blanda de la que, dejándola en reposo, se separa arriba una capa homogénea del llamado jabón de caldera (o jabón base), producto que contiene un 69- 70% de jabón, 0,2-0,5% de sal y alrededor de un 30% de agua. Parte de este producto se vende como tal, y otra parte tras adicionarse perfume y colorante se destina a usos domésticos. A los jabones para desengrasar se les añade arena, carbonato sódico o productos de carga; a los jabones

medicinales, se les adiciona cresol u otros antisépticos. Los jabones transparentes se preparan disolviendo en alcohol jabón parcialmente desecado. (8) c) Explica la diferencia entre jabones duros y blandos Casi cualquier grasa o aceite se puede utilizar para hacer jabón. Las grasas para la fabricación de jabón incluyen las grasas animales tales como sebo (de la carne vacuna), manteca de cerdo (grasa de cerdo), y los aceites derivados de diferentes plantas oliva, maíz, girasol, etc.) y las grasas hidrogenadas. La dureza, la capacidad de formación de espuma, y la transparencia de jabón varían de acuerdo con la combinación de ingredientes. Así los jabones duros se fabrican con aceites y grasas que contienen un elevado porcentaje de ácidos saturados, los cuales se saponifican con el hidróxido de sodio y los jabones blandos semifluidos se producen con aceite de lino, aceite de semilla de algodón y aceite de pescado y se saponifican con hidróxido de potasio. Así mismo las grasas animales tienen diferente dureza, el sebo de vaca es duro, la manteca de cerdo de dureza media y la grasa de pollo más blanda. Se acepta generalmente que las grasas más duras hacen un jabón mejor.(13)

12. BIBLIOGRAFÍA 1. Rovira J. Autodidactica Oceano COlor Barcelona: OCEANO S.A; 1999. 2. Gonzalez M. Clasificación Actualizada de los Lípidos. [Online].; 2017. Available from: https://www.iidenut.org/instituto/2018/10/16/clasificacion-actualizada-de-loslipidos/. 3. Abud L. El libro de jabones. Primera ed. BUenos Aires: Albatros; 20014. 4. Abril M, Fonseca K. Jabon Antibacterial. GUayaquil:; 2012. 5. Regla I, Vázquez E, Cuervo D, Neri A. Revista Universitaria digital. La química del jabón y algunas aplicaciones. [Online].; 2014. Available from: https://www.revista.unam.mx/vol.15/num5/art38/art38.pdf. 6. Ashes To Life. EL PROCESO DE SAPONIFICACIÓN, DETERMINANTE EN LA CALIDAD DE LOS JABONES. [Online].; 2018. Available from: https://www.ashestolife.es/el-proceso-de-saponificacion-determinante-en-la-calidadde-los-jabones/. 7. un profesor. Los lípidos: esterificacion y saponificación. [Online].; 2015. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=dS_ZOyKx0Zw. 8. González CG. Universidad de almería. Diseño de una Planta de Fabricación de Jabón a partir de Aceites usados. [Online].; 2014. Available from: https://core.ac.uk/download/pdf/143454997.pdf. 9. Sarah A Brigandi. El aceite de girasol [Internet]. 2017 [cited 2020 Jun 11]. Available from: http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/guia-alimentos/alimentos10. Bautista CJ. Estructura química de los ácidos grasos esenciales. A. ácido linoleico... |

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