Saponificazione

Saponificazione
Saponi e detergenti sintetici.

Se facciamo reagire un estere con l'acqua in presenza di un catalizzatore e ad una certa temperatura, avremo come prodotti di reazione l'acido corrispondente e un alcol; possiamo quindi dire che l'idrolisi è il processo inverso all'esterificazione, se però utilizziamo un catalizzatore basico, la reazione diventa irreversibile, e va a formarsi un sale insolubile, il sapone.

I saponi sono sali alcalini di acidi grassi dati dalla reazione di idrolisi basica (reazione irreversibile) detta anche "saponificazione".
Sono sali con catene di atomi di carbonio compresi tra un minimo di 12 e un massimo di 18 atomi di carbonio (per esempio l’acido stearico C17H35COOH, l’acido palmitico C15H31COOH, l’acido oleico C17H33COOH) legata ad un atomo di sodio o di potassio; i saponi solidi, sono sali di sodio (Na), i saponi liquidi sono sali di potassio (K).
I saponi sono sostanze parzialmente solubili in acqua, con la quale formano legami a idrogeno mediante la funzione carbossilica, che è idrofila, mediante invece la parte idrocarbonica (idrofoba) il sapone è in grado di penetrare nello sporco (costituito generalmente da unto) e inglobarlo, dando così un emulsione, che tramite strofinamento fa scivolare via lo sporco. Possiamo dire quindi che il sapone è un detergente.

Quindi il sapone si dissocia formando due ioni: quello negativo, l’anione, è una lunga catena di atomi di carbonio mentre, quello positivo, il catione, è lo ione sodio o potassio. Tali composti di solito vengono indicati in modo abbreviato, per esempio per lo stearato di sodio, con R–COONa che in acqua si dissocia in R–COO– e Na+ dove R sta per CH3–(CH2)16–.



Ricostruzione 3D di una molecola di grasso che viene inglobata dal sapone,
la parte interna, viola,
rappresenta la catena di atomi di carbonio, mentre la parte esterna, gialla, rappresenta la parte idrofila,
a contatto con l'acqua.


Abbiamo visto che la produzione del sapone si ha attraverso la reazione di idrolisi basica (saponificazione), attraverso cui un triestere (grasso o olio) viene trattato con una base quale NaOH o KOH e tramite una reazione irreversibile va a formarsi un alcol (glicerina) e un sale alcalino dell'acido grasso, ovvero il sapone.

L'uso dei saponi è sconsigliabile in presenza di acque dure, poichè si ha la formazione di sali insolubili, responsabili di incrostazioni sulle superfici trattate, come mostra la seguente reazione:




da cui si deduce che anche l'ambiente acido è sconsigliato quando si usano saponi, perchè si liberano acidi grassi, insolubili in acqua che darebbero gli stessi inconvenienti dei sali di calcio.
Per ridurre la durezza dell'acqua nei detersivi venivano fino ai tempi recenti aggiunti degli addittivi, i sequestranti (quali tripolifosfati) che con gli ioni Ca++ ed Mg++ davano origine a complessi solubili, eliminando così la formazione di incrostazioni. Reazione:

Questi composti fosforati, che sono anche fertilizzanti finivano nelle acque di scarico, favorendo la crescita di alcune specie vegetali, tra cui le alghe, le quali consumano l'ossigeno disciolto nell'acqua (eutrofizzazione) provocando moria di pesci ed altre specie animali.

Per questi motivi negl'ultimi decenni si è sviluppata l'industria dei detersivi sintetici, con proprietà tensioattive. I tensioattivi sono sostanze capaci di modificare la tensione superficiale di un liquido (ossia la resistenza che un liquido oppone al taglio), il suo comportamento è affine a quello del sapone ed anche la sua struttura (presenta una parte idrofila e una parte idrofoba), ma nell'aggregarsi con l'unto e l'acqua riduce la differenza di tensione superficiale fra loro, quindi l'unto conseguentemente emulsionato viene portato via per strofinamento.

I tensioattivi sono di tre tipi:
Tensioattivi anionici
Tensioattivi cationici
Tensioattivi non-ionici

I tensioattivi anionici come il sapone presentano una carica negativa sul carbossile, a questo tipo appartegono gli alchilbenzensolfonati, per esempio:


dove la catena di atomi di carbonio (C8-C14) non deve essere ramificata, ma lineare, poichè se ramificata il composto non è biodegradabile, e quindi inquinante, provoa schiume e incrostazioni.

I tensioattivi cationici :

Sono sali di alchilammonio, con catena di atomi di carbonio lineare (C8-C18) anche di tipo pirinidico o imidazoico, è l'atomo di azoto quaternario che esplica l'azione detergente, anche se i tensioattivi cationici più che detergenti, hanno azione antisettica e sanitizzante, (vengono utilizzati per la pulizia delle lenti a contatto) e germicida. Gli imidazolici costituiscono il principale principio attivo degli ammorbidenti.

I tensioattivi più utilizzati sono attualmente i tensioattivi non-ionici; sono appunto senza cariche e si preparano da composti ossidrilati idrofobi (ammine, alcol, ammide, con elevato peso molecolare), e ossido di etilene, il quale può dare associazione con l'acqua, poichè possiede caratteristiche idrofile per la presenza dell'ossigeno etereo -O-.
Qualche esempio:

I composti con l'ossido di etilene vengono chiamati poliossietilati.
Sono tensioattivi anionici gli ammorbidenti, le sostanze di supporto in cosmesi (nelle creme, nel latte detergente, nei dentifrici) e farmacologia (sciroppi, pomate, supposte).
I tensioattivi sono largamente utilizzati anche nell'industria tessile, della carta, delle vernici, dei cementi, nell'agricoltura e nella metallurgia.