Saponification des esters

CHIMIE
SAPONIFICATION DES ESTERS
Chap.10
I. Synthèse d’un ester à partir d’un anhydride d’acide
 Anhydride d’acide : R1 et R2 sont des chaînes carbonées
R1
R2
O
O
O
 Obtention d’un anhydride d’acide : Exemple :
OH
+
H3C
CH3
OH
CH3
+
H3C
O
O
O
O
H OH
O
 Nomenclature : anhydride éthanoïque ci-dessus
CH3
CH
O
anhydride éthanoïque méthanoïque
C
O
O
 Synthèse d’un ester :
 La réaction est totale et rapide à la différence de la réaction d’estérification car la réaction d’hydrolyse
R1
R1
+
O
O
O
R1
R1
R2 OH
O
R2
O
+
O
OH
n’existe pas
II. Saponification des esters
 Une saponification est une hydrolyse d’un ester en milieu basique
 C’est une réaction à chaud avec des ions hydroxyde HO-(aq)
R1
O
O
R2
+
HO
R1
-
O
O
+
-
R2 OH
 Les ions HO-(aq) proviennent soit d’une solution de soude (Na+(aq) +HO-(aq)) soit d’une solution de potasse (K+(aq) +
HO-(aq)).
 La réaction de saponification est totale et rapide
 Remarque : les ions HO-(aq) peuvent réagir avec un ester ou un acide carboxylique lors d’un dosage
acido-basique. Lors d’un dosage de l’acide (présent dans la réaction d’estérification-hydrolyse), il faut
que la réaction soit à température ambiante ou faible.
III. Les savons
1. Les corps gras
 Les corps gras sont des lipides d’origine végétale ou animale
 On distingue les huiles qui sont liquides et les graisses qui sont solides
 Les corps gras sont constitués essentiellement de triglycérides :
Les triglycérides sont des triesters du glycérol (ou propan-1,2,3-triol) avec R1, R2 et R3 sont des chaînes
carbonées
R1
C
HO
CH2
HO
O
O
CH
CH2
OH
glycérol
CH2
O
O
CH
C
O
CH2
R2
C
O
R3
corps gras
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 Les acides gras sont des acides carboxyliques avec un nombre généralement pair d’atomes de carbone.
O
H3C
H3C
O
OH
OH
acide butyrique
acide palmitique
O
H3C
OH
acide stéarique
2. Nature d’un savon
 Un savon est un mélange de carboxylates de sodium ou de potassium, R-COO- M+, dont les chaînes carbonées R
sont non ramifiées et possèdent généralement plus de 10 atomes de carbone.
 Exemple : l’ion R-COO- est la base conjuguée d’un acide gras comme l’acide laurique C11H23COOH
 Si l’ion M+ est un ion Na+, le savon formé est dur.
 Si l’ion M+ est un ion K+, le savon formé est mou.
3. Préparation d’un savon
 Réaction de saponification d’un corps gras
R
C
O
O
CH2
O
O
CH
C
O
CH2
R
HO
+
3 (M+ + HO-)
3 (M+ + RCOO-)
+
C
O
R
corps gras
soude
ou
potasse
savon
CH2
HO
CH
CH2
OH
glycérol
 La réaction a lieu à chaud avec un excès de base. La réaction est rapide et totale
4. Relargage
 Le savon est peu soluble dans une solution saturée d’eau salée.
 On peut le récupérer après filtration.
 Il faut laver et rincer le savon obtenu pour éliminer toutes les traces de base.
IV. Mode d’action des savons
1. Les ions carboxylates
 Les ions carboxylates R-CO2- contiennent le groupe –CO2- qui s’entoure
facilement de molécules d’eau polaires, il est hydrophile ( hydros : eau, phile
= : ami). En revanche ce groupe n’a pas d’affinité pour les chaînes carbonées
présentes dans les graisses : il est lipophobe ( lipos : graisse, phobe : peur).
 Le groupe alkyle R possède généralement plus de 10 atomes de carbone. Il est
non polaire et il n’interagit pas avec les molécules d’eau : il est hydrophobe.
Le groupe alkyle est donc lipophile.
 Les ions carboxylates possèdent une partie hydrophile et une autre lipophile on
dit qu’il est amphiphile
 On peut symboliser un ion carboxylate par le schéma (a)
 Ils peuvent former un film à la surface de l’eau : schéma (b)
 Le film peut emprisonner de l’air : c’est le pouvoir moussant : schéma (c).
 Les tensioactifs peuvent aussi former des agglomérats de 20 à quelques
centaines d’ions carboxylates dans l’eau, que l’on appelle des micelles : schéma
(d). Ces micelles ont le pouvoir de solubiliser les graisses et salissures. Elles constituent une réserve de
détergent.
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2. Propriétés des savons
 L’action détergente (du latin detergere, qui signifie nettoyer) des savons se développe en trois temps :
 mouillage de la surface à nettoyer,
 mise en suspension des salissures,
 Elimination par rinçage.
 Action sur une salissure grasse
 On introduit un tissu taché d’huile dans de l’eau savonneuse. Les parties lipophiles, ou
hydrophobes, vont permettre de décoller la salissure du tissu. Lors du brassage de l’eau, la tache va
se déformer : agrandie, elle capte de plus en plus de tensioactifs, jusqu’au décollement du tissu.
 L’ensemble salissure-ions carboxylate s’entoure d’ions positifs Na+.
 Ces ensembles se repoussent et le tout est évacué lors du rinçage.
 Cas d’une salissure minérale (boue...) : le mode d’action est le même que pour une salissure grasse, mais l’ion
carboxylate interagit avec son extrémité hydrophile.
 Eaux riches en ions calcium et magnésium, dites « dures» :
 Avec ces eaux, Il se forme un précipité jaunâtre : 2 RCO2-(aq) + Ca 2+(aq)  Ca(RCO2)2(s)
 La quantité d’ions carboxylate diminuant, le pouvoir détergent diminue.
 Le carboxylate de calcium se déposant sur les fibres rend les tissus rêches.
 Les savons donnent aussi des précipités avec d’autres cations tels que Mg2+, Fe2+,Fe3+. Les précipités avec les
ions Fe2+ et Fe3+ tachent le linge. Les eaux dures, c’est-à-dire riches en ions calcium et magnésium, sont
défavorables à l’action des savons.
 Dans une eau contenant trop d’ions sodium Na+, il y a précipitation du carbonate de sodium, rendant le savon
inefficace. De même, dans une eau trop acide il y a formation de l’acide carboxylique conjugué et donc le
pouvoir détergent du savon est réduit.
V. Les catalyseurs
 Un catalyseur permet le contrôle de l’évolution d’un système chimique.
 Avec un catalyseur (spécifique de la réaction), la transformation devient plus rapide ; mais le système évolue vers
le même état final.
 La catalyse est dite homogène lorsque le catalyseur appartient à la même phase que les réactifs sinon le catalyseur
est dit hétérogène.
 En catalyse homogène, le catalyseur participe à la transformation chimique. Transformé en une autre espèce
chimique, il est ensuite régénéré. Le catalyseur n’entre pas dans l’écriture de l’équation.
 L’efficacité d’un catalyseur est d’autant plus grande que sa concentration ou sa surface est importante .
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