Biologia per il liceo/Le biomolecole/La saponificazione
Laboratorio di chimica organica: preparazione del sapone
modificaLa reazione di saponificazione prevede una reazione di idrolisi alcalina con basi forti come NaOH o KOH.
Per la preparazione del sapone solido è previsto l'uso di NaOH. Questo tipo di sapone viene preparato con l'olio extravergine di oliva.
Materiale
modifica| per ottenere | g di olio d'oliva | g di acqua | g di NaOH | mL olio esseniale | N° alunni nel gruppo |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 g sapone | 70 | 21 | 9,3 | 2-3 gocce | 1 alunno |
| 300 g sapone | 210 | 63 | 27,9 | alcune gocce | 3 alunni |
| 400 g sapone | 280 | 84 | 37,2 | alcune gocce | 4 alunni |
| 500 g sapone | 350 | 105 | 46,5 | 2 mL | 5 alunni |
| 2600 g sapone | 1820 (=1987 L) | 780 | 345 | 10 mL | 26 alunni |
| 1900 g sapone | 1330 (=1452L) | 19 alunni |
- Questa tabella considera il fatto di mettere un po' più olio rispetto alla soda caustica (+5%) onde evitare problemi (cosiddetto "sconto" o "super-fat")
- Indicativamente, se si usano gli stampini di silicone da 112 mL (100 g) servono le quantità indicate in tabella (viene fuori una saponetta per alunno)
- in questa tabella l'acqua è calcolata al 30% rispetto alla massa dell'olio (altri calcolatori propongono una percentuale compresa tra 33 e 38%);
Calcolatori
modificaEsistono siti che aiutano a calcolare le quantità da usare, come questo: http://www.soapcalc.net/calc/soapcalcwp.asp, o questo http://www.thesoapcalculator.com/, oppure app per smartphone come "Saponify soap Calculator"
Ci sono anche "tabelle di saponificazione" che mostrano la % in massa di idrossido da usare rispetto alla quantità di olio, qui sotto si riporta una tabella parziale (tabella completa). In queste tabelle non è considerato lo "sconto" o cosiddetto "super-fat", cioè il fatto di mettere un po' più olio rispetto all'idrossido per sicurezza.
| 100 g di olio di ... | g di NaOH | g di KOH | note |
|---|---|---|---|
| oliva | 13,4 | 19,0 | |
| girasole | 13,4 | 19,1 | |
| mais | 13,6 | 19,0 | |
| palma (seme) | 14,1 | 19,8 | rende più schiumoso |
| ricino | 12,8 | 18,1 | rende più schiumoso |
| cocco | 19,0 | 25,8 | rende più schiumoso |
Strumentazione per ciascun gruppo di lavoro
modifica- piastra riscaldante;
- bilancia;
- becher grande (es. 6-800 mL) per pesare l'olio e scaldarlo sulla piastra (in questo contenitore verrà poi fatto il sapone)
- becher più piccolo (es. 200 mL) per pesare l'acqua e poi fare la soluzione con l'idrossido di sodio
- becher piccolino (es. 100 mL) per pesare la soda caustica (idrossido di sodio)
- spatole di acciaio e/o in silicone;
- mixer elettrico (tipo minipimer)
- bacchetta di vetro;
- termometri (due per gruppo, uno per misurare la temperatura dell'olio, uno per la soluzione acqua/soda caustica);
- stampini in plastica, silicone, tetrapack o altri contenitori idonei a contenere il sapone (non alluminio)
Sicurezza
modificaUtilizzo di camice, occhialini, guanti e mascherina
Procedimento
modificaDopo aver indossato le dotazioni di sicurezza:
- assicurarsi che lo stampo sia pronto e del volume adeguato
- accendere la piastra riscaldante (per dopo)
- pesare la soda caustica nel becher più piccolo
- pesare l'olio nel becher grande
- pesare l'acqua nel becher medio
- versare le scaglie di idrossido di sodio nel becher con l'acqua e mescolare con la bacchetta; la reazione è esotermica, lasciare raffreddare fino a 45 °C (se si usano quantità piccole forse qualcosa in più tenendo conto di un più rapido raffreddamento)
- mettere a riscaldare l'olio sulla piastra riscaldante, mescolando continuamente, e tenere controllata la temperatura, deve arrivare a 45 °C.
- versare la soluzione di NaOH nel contenitore dell'olio (non sulla piastra riscaldante)
- frullare col minipimer fino a che non si forma il "nastro", una specie di consistenza cremosa che rimane un po' in superficie
- aggiungere, se si vuole, qualche goccia di olio essenziale profumato e mescolare con la spatola di silicone
- versare il sapone ottenuto nello stampino precedentemente predisposto
- fare riposare un giorno (non al freddo)
- tirare fuori dallo stampino il sapone (se necessario tagliarlo nelle forme desiderate)
- avvolgere ciascuna saponetta in un po' di carta (es. di giornale) e lasciarlo maturare almeno due mesi, girando le saponette ogni tanto
- questo tipo di sapone non farà schiuma, ma piuttosto una crema