Жири і мила

$

РЕФЕРАТ

на тему

Жири і мила

$

$

Жири

Жири в природі. Фізичні властивості. Жири дуже поширені в природі. Разом з вуглеводнями й білками вони входять до скла­ду всіх рослинних і тваринних організмів і становлять одну з основних частин нашої їжі.

Тваринні жири, як правило,— тверді речовини. Рослинні жи­ри найчастіше бувають рідкими, їх називають ще оліями.

Усі жири легші за воду. У воді вони нерозчинні, а$ле добре розчиняються в багатьох органічних розчинниках (у дихлоретані, бензині та ін.).

Будова жирів. Будову жирів було встановлено завдяки працям французьких хіміків Шевреля і Бертло. Нагріваючи жири з водою (в присутності лугу), Ше$врель ще на початку XIX ст. установив, що, приєднуючи воду, вони розкладаються на гліцерин і карбонові кислоти — стеаринову, олеїнову та ін. Бертло (1854) здійснив зво­ротну реакцію. Він нагрівав суміш гліцерину з кислотами й добув речови$ни, аналогічні до жирів.

Очевидно, Шеврель здійснив реакцію гідролізу складного ефі­ру, а Бертло — реакцію етерифікації, тобто синтез складного ефі­ру. На основі цих даних легко прийти до висновку про будову жирів.

Жири — це складні ефіри трьохатомного спирту гліцерину і карбонових кислот.

Найчастіше такі ефіри утворюються не з однією якоюсь кис­лотою, а з різними кислотами, що можна виразити таким рівнянням:

Здебільшого жири утворені вищими насиченими і ненасиченими карбоновими кислота$ми, головним чином пальмітиновою С15Н31—СООН, стеариновою С17Н35—СООН, олеїновою С17Н33—СООН, лінолевою С17Н31—СООН та деякими іншими. Меншою мірою в утворенні жи$­рів беруть участь нижчі кислоти, наприклад масляна С3Н7—СООН (у вершковому маслі), капронова С5Н11—СООН та ін.

Цікаво, $що природні жири утворені, як правило, кислотами, які мають парне число атомів вуглецю в молекулі й нерозгалужений вуглеводневий ланцюг.

Жири (яловичий, овечий), утворені переважно насиченими кис­лотами, тверді. З підвищенням вмісту ненасичених кислот темпера­тура плавлення жирів (свиняче сало, вершкове масло) знижується, вони стають більш легкоплавкими.

Рідкі жири (соняшникова та інші олії) утворюються головним чином ненасиченими кислотами.

Хімічні властиво$сті. Хімічні властивості жирів визначаються належністю їх до класу складних ефірів. Тому найхарактерніша для них реакція — гідроліз. Реакція гідролізу жирів, як і інших складних ефірів, оборотна. Виразимо це таким спрощеним хімічним рівнянням:

Які умови, на вашу думку, можуть сприяти зміщенню рівно­ваги в бік утворення гліцерину й карб$онової кислоти?

З гідролізом пов’язане перетворення жирів їжі в організмі. Під впливом ферментів підшлункового й кишкового соку $вони спо­чатку розщеплюються в тонких кишках на гліцерин і кислоти. Вор­синки кишечника всмоктують ці продукти гідролізу. У процесі обміну речовин у клітинах жири знову гідролізуються, а потім поступово окислюються до оксиду вуглецю (IV) і води. Ці екзотермічні реак­ції окислення дають організмові енергію, необхідну для життє­діяльності.

Гідроліз жирів у техніці. Реакцією гідролізу в те$хніці добу­вають з жирів гліцерин, карбонові кислоти, мило.

Гліцерин і кислоти добувають, нагріваючи жир з водою в ав­токлавах.

Для виготовлення мила кислоти нагрівають з розчином соди (складіть рівняння реакції, що відбувається при цьому). Щоб ви­ділити мило, яке утворюється в результаті реакції, до розчину добав­ляють хлориду натрію, при цьому мило спливає у вигляді щільного шару — ядра.

З цієї маси виготовляють так зване ядрове мило — $звичайні сорти господарського мила.

Для виготовлення туалетного мила ядрове мило висушують, змішують з барв­никами і запашними речовинам$и, піддають пластичній обробці й штампують у шматки потрібної форми. Є також способи безпосереднього добування туалетного мила з кислот.

Гідрування жирів. Для виробництва мила та інших речовин потрібні переважно тверді жири. Але вони є дуже цінним харчовим продуктом. Тому давно виникла думка перетворювати дешевші рослинні олії в тверді жири, які потім можна було б піддавати тій чи іншій технічній переробці.

Згадаємо, що рідкі жири відрізняються від твердих тільки не-насиченістю свого складу —$ наявністю подвійних зв’язків у вугле­водневих радикалах. Отже, як рідкі ненасичені кислоти можна перетворити в тверді приєднанням до них$ водню, так само й рідкі жири можна перетворити в тверді.

Суть способу полягає в тому, що крізь нагріту суміш олії з тонко подрібненим каталізатором (нікелевим або мідно-нікелевим) пропускають водень під тиском. Водень приєднується в місці подвійних зв’язків у вуглеводневих радикалах, і олія перетворюється в твердий жир, наприклад:

У промисловості процес гідрування здійснюють у ряді послі­довно з’єднаних автоклавів безперервним методом. Проходячи чер$ез систему автоклавів, жир дедалі більше гідрується, внаслідок чо­го набуває вигляду маси, схожої за своєю консистенцією на сало. Тому гідровану олію називають ще саломасом. Від каталізатора саломас відокремлюють фільтруванням.

Гідрований жир — повноцінний продукт для виготовлення ми$ла, а при використанні певних сортів олій — і для харчових потреб, наприклад для виготовлення маргарину.

Синтетичні миючі речовини. Виробництво мила потребує вели­кої ви$трати жирів. Але жири — дуже цінний продукт харчування. Щоб зберегти їх для народного споживання, мило слід добувати з нехарчової сировини. Органічна хімія створює такі можливості.

Згадаємо, що до складу мила входять солі карбонових кислот. Тепер такі кислоти добувають у промисловості окисленням вугле­воднів, які входять до складу парафіну. Процес проводять в апа­ратах колонного типу, продуваючи крізь розплавлену суміш вугле­воднів повітря при температурі близько 120 °С у присутності сполук марганцю як каталізатора. При цьому молекули вуг­леводнів розриваються і кінцеві групи, що утворюються, окислю­ються в карбоксиль$ні, наприклад:

Внаслідок цього утворюється суміш різних кислот та інших кисневмісних о$рганічних сполук; цю суміш розділяють. Нейтралізацією кислот добувають солі, з яких (у суміші з наповнювачами) ви­робляють туалетне і господарське мило.

Мило, яке добувають із синтетичних кислот, за своєю хімічною природою аналогічне до звичайного мила: воно має і його недолі­ки, наприклад, погано миє в твердій воді$. Тому тепер усе ширше розвивається виробництво миючих засобів іншого типу.

Одним з видів синтетичних миючих засобів є сіль кислих складних ефірів вищих спиртів і сірчаної кислоти. Схему добування її в загальному вигляді можна зобразити так:

За будовою такі солі подібні до солей, що входять до склад$у звичайного мила: вони також складаються з нерозчинного у воді довгого вуглеводневого лан­цюга і розчинної функціональної групи атомів. Тому вони, як і мило, поверхнево-активні й мають добру миючу дію. На відміну від звичайного мила таю речовини не втрачають миючих властивостей у твердій воді, бо їх , кальцієві й магнієві солі, що утворюються при цьому, розчинні; отже, поверхнево-активна речовина залишається у воді, а не випадає в осад.

Синтетичні миючі речовини входять до складу таких добре відомих пральних порошків, як «Астра», «Лотос», «Ера» тощо.

Виробництво синтетичних миючих засобів$ — один з напрямів сучасної промисловості органічної хімії, які особливо швидко роз­виваються.

Миючі засоби в процесі їх використання не руйнуються; пот­рапляючи із стічними водами у водойми, вони$ можуть забруднюва­ти навколишнє середовище. Тому, створюючи нові препарати, праг­нуть забезпечити не тільки високі миючі властивості, а й здат­ність до наступного знищення їх у природі де$якими видами мікро­організмів у процесі життєдіяльності.

Мила та інші мийні засоби

Мила — це солі вищих карбонових кислот. Звичайні мила складаються переважно із суміші солей пальмітино­вої, стеаринової і олеїнової кислот. Натрієві солі утворю­ють тверді мила, калійні солі — рідкі мила.

Мила добувають гідролізом жирів$ за наявності лугів:

Звідси реакція, зворотна етерифікації, дістала назву реакції омилення.

Омилення жирів може відбуватися і за наявності сульфат­ної кислоти (кислотне омилення). При цьому добувають гліцерин і вищі карбонові кислоти. Останні обробкою лугом або содою перетворюють на мила.

Вихідною сировиною$ для добування мила є олії (соняшни­кова, бавовняна тощо), тваринні жири, а також гідроксид натрію або кальцинована сода. Олії спочатку піддають гідро­генізації, тобто переробляють їх на тверді жири. Застосову­ються також замінники жирів — синтетичні карбонові жирні кислоти з великою молекулярною масою.

Виробництво мила потребує великої кількості сировини, тому постало завдання добув$ати мила з нехарчових продуктів. Необхідні для виробництва мила карбонові кислоти добувають окисненням парафіну. Нейтралізацією кислот, які містять від 10 до 16 вуглецевих атомів у молекулі, добувають туалетне мило, а з кислот, які містять від 17 до 21 атома вуглецю, — господарське мило і мило для технічних потреб. Як синтетич$ні мила, так і мила, добуті з жирів, погано миють у твердій воді Тому поряд з виробництвом мил із синтетичних кислот добувають мийні засоби з інших видів сировини, на­приклад з алкілсульфатів — солей складних ефірів вищих спиртів і сульфатної кислоти. У загальному вигляді утворення таких солей можна зобразити рівняннями:

Ці солі містять у $молекулі від 12 до 14 вуглецевих атомів і мають дуже добрі мийні властивості. Кальцієві і магнієві солі розчинні у воді, а тому такі мила миють і в твердій воді. Алкілсульфати містяться у багатьох пральних порошках.

Синтетичні мийні засоби вивільняють сотні тисяч тонн хар­чової

Post Comment