Кислородосодержащие органические соединения
Старейшее техническое использование жиров – получение мыла. Если жир нагреть со щелочью, то происходит (как у всякого сложного эфира) его гидролиз с образованием глицерина и солей жирных кислот, которые и составляют мыло:
СН2 – ООС – С17Н35 СН2 – ОН
СН – ООС – С17Н35 + 3NаОН СН – ОН + 3С17Н35СООNа
СН2 – ООС – С17Н35 СН2 – ОН
Часто употребляемое для процессов гидролиза второе название – омыление обязано своим происхождением этому старинному процессу.
Технически более удобный способ расщепления жиров основан на использовании кислых катализаторов: серной кислоты, сульфокислот нафтеновых углеводородов (так называемый контакт Петрова), продуктов сульфирования касторового масла (реактив Твитчеля). В последнем случае жирные кислоты выделяются в свободном виде, легко отделяются от глицерина и уже потом перерабатываются действием щелочей (едкий натр, сода) на мыло или используются для других целей.
Моющее действие мыла основано на сложных физико-химических процессах. Являясь солью слабой кислоты и сильного основания, мыло в воде подвергается гидролизу:
С17Н35СООNа + Н2О С17Н35СООН + NаОН
Выделяющаяся при гидролизе щелочь в некоторой степени обусловливает моющее действие мыла, однако главную роль играют процессы эмульгирования, связанные с изменением поверхностного натяжения воды под действием мыла.
Для получения мыла расходуются значительные количества жиров. Сокращение расходов пищевого сырья для технических целей достигается двумя путями. Во-первых, высокомолекулярные жирные кислоты, необходимые для производства мыла, получают не только из жиров, но и окислением парафина – смеси высокомолекулярных углеводородов, выделяемых из нефти. Окисление проводят, продувая воздух через расплавленный парафин при температуре около 100оС. катализаторами служат окислы марганца.
Второй путь уменьшения расхода жиров на технические нужды – замена мыла другими моющими средствами.
Синтетические моющие средства.
Основу синтетических моющих средств составляют поверхностно-активные (обладающие способностью понижать поверхностное натяжение) органические вещества, характерной структурной особенностью которых является наличие длинной углеродной цепи и ионогенной группы. Последняя чаще всего представляет собой соль сульфокислоты. Такие вещества можно получить, например, одновременным действием хлора и сернистого газа (сульфохлорирование) на парафиновые углеводороды с 10-14 углеродными атомами и последующей обработкой полученных сульфохлоридов щелочами:
С10Н22+SО2+Сl2 С10Н21SО2Cl+HCl
C10H21SO2Cl+2NaOH C10H21SO2ONa+NaCl+H2O
В качестве сырья используют также ароматические углеводороды с длинной боковой цепью, подвергая их действию хлорсульфоновой кислоты:
HSO3Cl NaOH
C8H17 – C6H5 C8H17 – C6H4 – SO3H C8H17 – C6H4 – SO3Na
Соли кислых сульфатов высокомолекулярных спиртов также являются поверхностно-активными веществами:
SO3 NaOH
C12H25OH C12H25OSO3H C12H25OSO3Na
Перечисленные типы соединений образуют класс анионоактивных поверхностно-активных веществ, поскольку главную роль в них играет органический анион. В качестве катиона в состав таких поверхностно-активных веществ может входить не только натрий, но и калий, аммоний, органические основания – амины. Анионоактивные соединения – самый распространенный тип поверхностно-активных веществ.