Liceo scientifico statale “E. Majorana”

Anno Scolastico 2007/2008

Attività di Laboratorio

Progetto POF: “La chimica nella vita quotidiana”

Classi: III A LB; III B LB; III A SB.

Docenti Coordinatori: Antonella Lo Brutto;

Rosamaria Consiglio.

I prodotti del Brocca

SAPONI

Il sapone è il risultato della miscelazione di acidi grassi

e di una sostanza alcalina. In particolare nella realizzazione del sapone vengono usati grassi di origine vegetale o animale che contengono una miscela di trigliceridi e come sostanza alcalina l’idrossido di sodio o di potassio. I grassi e l’idrossido di sodio formano il sale dell’acido grasso chiamato sapone e la reazione è chiamata saponificazione; insieme al sapone si forma anche glicerina.

O O

|| || CH₂ – OH

CH₂-O-C-R R- C-O^- Na⁺

O CH - OH

|| O +

CH-O-C-R₁ + 3 NaOH ^calore || CH₂ - OH

R₁- C-O^- Na⁺

O

|| O Glicerina o glicerolo

CH₂-O-C-R₂ ||

R₂- C-O^- Na⁺

Trigliceride Sale dell’acido grasso o sapone

Nel laboratorio di chimica abbiamo realizzato dei saponi naturali, così come si faceva un tempo sfruttando la reazione descritta prima.

Abbiamo scelto e miscelato con cura i prodotti necessari prestando attenzione al loro dosaggio e alla temperatura di saponificazione che sono il segreto per ottenere dei buoni saponi.

Infine, particolare non trascurabile, l’aggiunta di oli essenziali e di acque aromatiche, che hanno conferito ai saponi una piacevole fragranza.

SAPONE ALL’ARANCIA

INGREDIENTI: 100 gr. olio di oliva, 12,8 gr. idrossido di sodio, arancia tarocco, 30 gr. acqua.

Preparazione:

Messi i 30 gr. Di acqua in un becher, porre quest’ultimo sul fondo del lavello e aggiungere la soda caustica lentamente, mescolando.

Lasciare riposare il composto, la cui temperatura salirà rapidamente.

Contemporaneamente, riscaldare i 100 gr. di olio a fuoco lento.

Appena l’olio e la soluzione di idrossido di sodio raggiungono la stessa temperatura, versare la soluzione di idrossido di sodio nel becher con l’olio e mescolare.

Mentre si mescola, aggiungere il succo di una bella arancia rossa.

Continuare a mescolare e non appena la soluzione diventa omogenea, versarla negli stampini e coprirla.

Aspettare almeno 48 ore.

SAPONE AL LIMONE

INGREDIENTI : 100 gr. olio di oliva, 12,8 gr. idrossido di sodio, 30 gr. di acqua e succo di limone.

Preparazione:

Messi i 30 gr. di acqua in un becher, porre quest’ultimo sul fondo del lavello e aggiungere la soda caustica lentamente, mescolando.

Lasciare riposare il composto, la cui temperatura salirà rapidamente.

Contemporaneamente, riscaldare i 100 gr. di olio a fuoco lento.

Appena l’olio e la soluzione di idrossido di sodio raggiungono la stessa temperatura, versare la soluzione di idrossido di sodio nel becher con l’olio e mescolare.

Mentre si mescola, aggiungere il succo di una bel limone.

Continuare a mescolare e non appena la soluzione diventa omogenea, versarla negli stampini e coprirla.

Aspettare almeno 48 ore.

SAPONE ALLO ZOLFO

INGREDIENTI : 100 gr. di olio di oliva, 12,8 gr. di idrossido di sodio, 30 gr. di acqua e 3 gr. di zolfo in polvere.

Preparazione:

Messi i 30 gr. di acqua in un becher, porre quest’ultimo sul fondo del lavello e aggiungere la soda caustica lentamente, mescolando.

Lasciare riposare il composto, la cui temperatura salirà rapidamente.

Contemporaneamente, riscaldare i 100 gr. di olio a fuoco lento.

Appena l’olio e la soluzione di idrossido di sodio raggiungono la stessa temperatura, versare la soluzione di idrossido di sodio nel becher con l’olio e mescolare.

Mentre si mescola, aggiungere lo zolfo in polvere.

Continuare a mescolare e non appena la soluzione diventa omogenea, versarla negli stampini e coprirla.

Aspettare almeno 48 ore.

SAPONE ALLA LAVANDA

INGREDIENTI: 100 gr. di olio di semi di arachide, 12,8 gr. idrossido di sodio, 30 gr. di acqua, 10 gocce di olio di lavanda.

INGREDIENTI : 100 gr. di olio di oliva, 12,8 gr. di idrossido di sodio, 30 gr. di acqua e 3 gr. di zolfo in polvere.

Preparazione:

Messi i 30 gr. di acqua in un becher, porre quest’ultimo sul fondo del lavello e aggiungere la soda caustica lentamente, mescolando.

Lasciare riposare il composto, la cui temperatura salirà rapidamente.

Contemporaneamente, riscaldare i 100 gr. di olio a fuoco lento.

Appena l’olio e la soluzione di idrossido di sodio raggiungono la stessa temperatura circa 37 gradi, versare la soluzione di idrossido di sodio nel becher con l’olio e mescolare.

Mentre si mescola, aggiungere olio di lavanda.

Continuare a mescolare e non appena la soluzione diventa omogenea, versarla negli stampini e coprirla.

Aspettare almeno 48 ore.

SAPONI COLORATI

INGREDIENTI : 100 gr. di olio di oliva, 12,8 gr. di idrossido di sodio, 30 gr. di acqua e colorante in polvere o in soluzione.

Preparazione:

Messi i 30 gr. di acqua in un becher, porre quest’ultimo sul fondo del lavello e aggiungere la soda caustica lentamente, mescolando.

Lasciare riposare il composto, la cui temperatura salirà rapidamente.

Contemporaneamente, riscaldare i 100 gr. di olio a fuoco lento.

Appena l’olio e la soluzione di idrossido di sodio raggiungono la stessa temperatura circa 37 gradi, versare la soluzione di idrossido di sodio nel becher con l’olio e mescolare.

Mentre si mescola, aggiungere il colorante.

Continuare a mescolare e non appena la soluzione diventa omogenea, versarla negli stampini e coprirla.

Aspettare almeno 48 ore.

I Saponi del Brocca

PROFUMO ALLA LAVANDA

INGREDIENTI: Olio di lavanda ed alcool etilico.

Preparazione:

Per la composizione di un profumo si usano varie sostanze tra cui essenze profumate, oli essenziali, oli aromatici (gelsomino, garofano, fiore d’arancio ecc.).

In una bottiglietta di vetro mettere 20 gocce di olio alla lavanda in 10 ml di alcool a 96 gradi ed agitiamo dolcemente la miscela ottenuta. La bottiglietta viene subito chiusa e riposta al buio e al fresco per almeno una settimana.

DENTIFRICIO ALLA MENTA

INGREDIENTI: 10 gr. di bicarbonato, 5 gr. di acqua, 4 cucchiai di alcool etilico a 90 gradi, foglie di menta.

Preparazione:

Lasciare le foglie di menta in infusione nell’alcool per 3 giorni filtrare, miscelare con il bicarbonato e l’acqua fino ad ottenere una consistenza cremosa.

DENTIFRICIO ALL’ALOE

INGREDIENTI: 20 gr. di bicarbonato,20 gr. succo naturale di aloe, 10 gr. di argilla ventilata.

Preparazione:

Unire il succo naturale di aloe con il bicarbonato, aggiungere l’argilla e mescolare.

Versare il preparato in un vasetto di vetro. Conservare in un luogo secco. Per utilizzarlo, applicare una piccola quantità di polvere sullo spazzolino inumidito.

ACIDO BORICO UNGUENTO

INGREDIENTI: 3 gr. di acido borico, vasellina bianca q.b.

Preparazione:

Porre al centro l’acido borico e attorno disporre la vasellina. Lavorare con una spatola verso il centro su una carta oleata. Versare il preparato in un vasetto di vetro e conservare in un luogo asciutto.

DETERSIVO PER I PIATTI

E LAVASTOVIGLIE

INGREDIENTI : 100 gr. di aceto, 200 gr. di sale grosso, 400 gr. di acqua, 3 limoni con buccia tagliati a pezzi.

Preparazione:

Mettere i limoni e il sale nel frullatore per alcuni secondi. Mettere sul fuoco e aggiungere l’acqua e l’aceto, far bollire per circa 10 minuti girando con una frusta. Conservare in barattolo di vetro.

I SAPORI DEL BROCCA

LIQUORE AL LIMONE

INGREDIENTI : 500 gr. di zucchero, ½ litro di alcool etilico, ½ litro di acqua, 5/6 limoni freschi.

Preparazione:

Lavare i limoni e con un coltello ricavate solo la buccia senza la parte bianca. In un cilindro graduato mettere le scorze a macerare nell’alcool per due settimane e chiudere con il parafilm. Terminato il tempo di riposo, mettere sul fuoco l’acqua e lo zucchero, fare raffreddare e aggiungere all’alcool aromatizzato e filtrare.

Porre il liquore in una apposita bottiglia ben chiusa.

LIQUORE ALL’ARANCIA

INGREDIENTI : 500 gr. di zucchero, ½ litro di alcool etilico, ½ litro di acqua, 5 arance dolci e un’arancia amara.

Preparazione:

Lavare i limoni e con un coltello ricavate solo la buccia senza la parte bianca. In un cilindro graduato mettere le scorze a macerare nell’alcool per due settimane e chiudere con il parafilm. Terminato il tempo di riposo, sciogliere lo zucchero nell’acqua, facendoli bollire insieme solo per qualche minuto e fare raffreddare. Unire l’alcool aromatico, filtrato, allo sciroppo e dopo due giorni filtrare ancora ed imbottigliare.

LE CANDELE

Il termine candela deriva dal latino candere che significa essere bianco, splendere.

Un po’ di storia…

Prima che l’elettricità diventasse la più diffusa e importante fonte di energia, la luce sprigionata dal fuoco e dalle candele era l’unica risorsa energetica disponibile.

Nei tempi più antichi, lumicini, candele e lumi venivano realizzati immergendo nel sego corde arrotolate a un giunco. Il sego, però, come tutti i grassi animali, quando bruciava, produceva notevoli quantità di acroleina con un fumo nero, acre e un terribile odore.

Con l’avvento del cristianesimo e a partire dal II secolo d.C. furono impiegate le candele realizzate con cera d’api la cui combustione emanava un buon odore aromatico.

La fabbricazione delle candele con cera d’api, troppo costose per la gente comune, era realizzata per le chiese e l’alta aristocrazia. Solo all’inizio del XIX secolo, la rivoluzione industriale e l’introduzione della raffinazione dell’olio, stabilì lo sviluppo dell’illuminazione di tipo più economico e la creazione di candele inodore.

La nascita della stearina, un composto chimico realizzato originariamente per i saponifici, la produzione di paraffina, ottenuta dalla raffinazione del petrolio e successivamente, la preparazione di cere sintetiche, cambiarono il modo di realizzare le candele; i prodotti ottenuti possiedono una fiamma stabile, consumano in modo lento e costante, sono più resistenti e non gocciolano se tenuti lontano da correnti d’aria.

I prodotti indicati come cere sono:

v La paraffina: dal punto di vista chimico è una

miscela di idrocarburi o di alcani (molecole costituite da C e H) e deriva dalla distillazione dei petroli greggi; a temperatura ambiente, poiché ha molecole con 20 o più atomi di C, si presenta solida e cerosa. La paraffina è venduta in scaglie o in blocchi di colore bianco traslucido. La paraffina non si mescola all’acqua ed ha peso specifico minore di questa, è inodore ed insipida; la temperatura di fusione varia tra i 50° e gli 80º C. Le candele realizzate con il solo uso di paraffina si presentano più trasparenti e lucide, sono più fragili, si consumano rapidamente e la loro qualità è più scadente rispetto alle candele realizzate con una miscela di “cere” di diverso tipo.

v La stearina: si tratta di un grasso o trigliceride dell’acido stearico; è contenuta nel burro, nel sego, nello strutto e nel lardo ed è ricavata facendo fondere e purificare il grasso degli animali macellati.

3C₁₇H₃₅COOH + CH₂OH-CHOH-CH₂OH =

acido stearico glicerina

O

||

CH₂OC(CH₂)₁₆CH₃

| O

||

CHOC(CH₂)₁₆CH₃ + 3 H₂O

| O

||

CH₂OC(CH₂)₁₆CH₃

Stearina o tristearato di glicerile

La stearina si presenta solida, di colore bianco opaco e aggiunta alla paraffina rende la candela più solida, ne riduce lo sgocciolamento e consente una fiamma più duratura e costante.

v Stoppino o lucignolo: è costituito da un insieme di

fili di cotone strettamente intrecciati e porta per capillarità la cera fusa alla fiamma della candela.

La grossezza dello stoppino deve essere proporzionale al diametro delle candele.

In laboratorio abbiamo realizzato delle candele adoperando miscele di paraffina e stearina.

Le miscele sono state sciolte a bagnomaria, lasciate bianche. Successivamente, sono state versate in vasi di terracotta, in stampi plastificati.

Abbiamo cosi realizzato le candele.

Dal punto di vista chimico le cere vengono definite come esteri solidi formati da un acido grasso e un alcool entrambi a lunghe catene carboniose sature con elevato peso molecolare. Il gruppo alcolico possiede un solo gruppo –OH. Dalla reazione fra un acido carbossilico e un alcool, si forma un estere la cui formula generale è:

O O

|| ||

R – C – O – H + H – O – R^’ = R – C – O – R^’ + H₂O

R = gruppo alchilico R’ = gruppo alchilico

dell’acido grasso dell’alcool

Se l’acido grasso e l’alcool presentano un elevato numero di C con legami saturi e l’alcool un solo gruppo – OH, si hanno le cere.

Esempio:

O palmitato di cetile nello spermaceti

|| (cera nell’olio di capodoglio)

CH₃(CH₂)₁₃CH₂C –O(CH₂)₁₅CH₃

Se l’acido grasso, saturo o insaturo, si lega alla glicerina (che rappresenta l’alcool, ma con 3 gruppi-OH) otteniamo degli esteri che vengono chiamati triesteri della glicerina o trigliceridi, sostanze che correntemente definiamo come grassi ed oli; è il caso della stearina che non è una cera.

Le cere sono più friabili, più dure e meno untuose dei grassi. Sono solide ed idrofobe, cioè non solubili in acqua. Nelle cere le catene idrocarburiche sono più lunghe che negli oli o nei grassi e ciò comporta un aumento del punto di fusione e della durezza. Le cere sono molto diffuse in natura e, secondo la loro origine, possono essere suddivise in cere vegetali, animali e minerali.

CONCLUSIONI

Nelle attività di laboratorio, abbiamo partecipato con entusiasmo alla produzione dei prodotti, dove abbiamo verificato sperimentalmente la legge di Proust, con l’esecuzione di una reazione in soluzione acquosa, e le tecniche di separazione per isolare il reagente in eccesso; abbiamo applicato il concetto di quantità di sostanza alla preparazione di una soluzione a concentrazione nota, eseguendo calcoli per determinare la quantità in grammi di sostanza da utilizzare; abbiamo utilizzato il matraccio e acquisito le tecniche per la preparazione di soluzioni a concentrazione nota; abbiamo eseguito prove di miscibilità fra liquidi di natura diversa; ci siamo serviti di estratti vegetali per la preparazione di saponi, profumi, dentifrici,liquori ecc. .

Possiamo dire di aver compreso come la chimica sia parte fondamentale della nostra quotidianità e del nostro benessere; basti pensare a quanti prodotti e sostanze sono presenti negli oggetti che usiamo tutti i giorni o nei loro processi di produzione.

Il lavoro svolto ha consentito molti agganci e approfondimenti relativi all’attività scolastica e alle sue problematiche ricorrenti.