39. Жиры Строение. Физические и химические свойства кратко

1. Гидрирование

Жидкие жиры можно превратить в твердые, осуществив реакцию присоединения водорода по двойным связям C C остатков ненасыщенных кислот. Этот процесс, который называется гидрированием жиров, широко используется в промышленности для получения твердых жиров — исходных веществ для синтеза моющих средств и маргарина.

В качестве примера приведем уравнение реакции гидрирования триглицерида олеиновой кислоты до триглицерида стеариновой кислоты:

2. Гидролиз

Так как триглицериды являются сложными эфирами, они подвергаются кислотному и щелочному гидролизу.

Кислотный гидролиз

При нагревании в присутствии кислот жиры гидролизуются до глицерина и соответствующих карбоновых кислот. Приведем уравнение реакции кислотного гидролиза на примере триглицерида пальмитиновой кислоты:

Так как жир является смесью триглицеридов, то при гидролизе жира образуется смесь карбоновых кислот и глицерин.

Щелочной гидролиз

Процесс щелочного гидролиза имеет особое значение, потому что в результате наряду с глицерином образуются соли карбоновых кислот. Например, при гидролизе триглицерида стеариновой кислоты раствором гидроксида натрия образуется натриевая соль стеариновой кислоты — стеарат натрия:

Натриевые и калиевые соли высших жирных кислот являются основой мыла. В связи с этим реакцию щелочного гидролиза иногда называют омылением.

Из реакционной смеси, образовавшейся в результате щелочного гидролиза жира, соли высших карбоновых кислот извлекают путем добавления хлорида натрия при перемешивании. По мере насыщения раствора хлоридом натрия растворимость солей высших карбоновых кислот уменьшается, раствор начинает мутнеть и, наконец, соли высших жирных кислот всплывают над прозрачной жидкостью в виде творожистых хлопьев, которые отделяют, промывают водой, добавляют красители, отдушки и прессуют в обычные куски мыла.

Мыла. Понятие о синтетических моющих средствах

Рассмотрим, как проявляется моющий эффект мыла. В воде калиевые и натриевые соли карбоновых кислот диссоциируют на ионы:

Анион высшей карбоновой кислоты представляет собой длинный углеводородный радикал, связанный с группой —COO–. Эти два фрагмента обладают противоположными по отношению к воде свойствами. Практически неполярный углеводородный радикал не растворяется в воде — является гидрофобным. Полярная группа —COO–, наоборот, сильно взаимодействует с водой — является гидрофильной:Так как гидрофобная часть стремится вытолкнуться из воды, анионы высших карбоновых кислот располагаются на поверхности воды следующим образом:

За счет находящейся над поверхностью гидрофобной части анионы карбоновых кислот взаимодействуют с частицами загрязнителя, например жира, которые также обладают малой полярностью («подобное растворяется в подобном»). При этом образуются капельки, в которых гидрофильные части мыла направлены наружу и взаимодействуют с водой, а гидрофобные части взаимодействуют с загрязнителем, находящимся внутри капли. То есть мыло является своеобразным переносчиком нерастворимого в воде загрязнения в раствор. Описанный процесс можно наглядно отобразить в следующем виде:

Моющее действие мыла снижается в воде, содержащей ионы Ca2+ и Mg2+, такая вода называется жесткой. Причина в том, что ионы Ca2+ и Mg2+ образуют с анионами кислотных остатков высших карбоновых кислот нерастворимые соли:

При этом анион кислотного остатка связывается в нерастворимое соединение, выводится из раствора, и мыло утрачивает моющее действие.

В настоящее время разработаны синтетические моющие средства, которые обладают моющим действием даже в жесткой воде, так как не образуют осадков с ионами Ca2+ и Mg2+. Примером такого соединения является лаурилсульфат натрия С12Н25OSO2ОNa.

Современные моющие средства представляют собой многокомпонентные смеси, в состав которых входят соли карбоновых кислот и синтетические моющие средства, а также ароматизаторы, антислеживающие компоненты, вещества, регулирующие пенообразование и др.

Основу жиров составляют триглицериды — сложные эфиры, образованные трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами. В твердых жирах большое содержание остатков насыщенных жирных кислот, в жидких жирах преимущественно содержатся остатки ненасыщенных жирных кислот. В результате гидрирования жидких жиров получают твердые жиры. Продуктами кислотного гидролиза жиров являются глицерин и карбоновые кислоты, щелочного гидролиза — глицерин и соли карбоновых кислот. Натриевые и калиевые соли высших жирных кислот являются компонентами моющих средств.

Вопросы и задания

1. Напишите структурные формулы трипальмитата и тристеарата глицерина.

2. В результате полного гидрирования жидкого (н. у.) вещества А образуется твердое (н. у.) вещество Б. При щелочном гидролизе вещества Б образуется вещество В, являющееся компонентом моющих средств. Укажите название вещества А:

а) трипальмитат глицерина;	б) триолеат глицерина;
в) тристеарат глицерина;	г) этилацетат.

Напишите уравнения протекающих реакций.

3. Для полного гидрирования некоторого триглицерида количеством 10 моль необходим водород объемом 672 дм3 (н. у.). В результате кислотного гидролиза продукта гидрирования образуется глицерин и только одна карбоновая кислота (масса кислоты равна 8,52 кг). Приведите возможную структурную формулу триглицерида.

4. Олеиновая кислота, остатки которой входят в состав природных жиров, имеет цис-конфигурацию двойной связи. В процессе ее гидрирования при производстве маргарина наряду с гидрированием идет дегидрирование радикалов образующейся стеариновой кислоты, причем ненасыщенный радикал приобретает транс-конфигурацию. Такие жиры называются транс-жирами. Полезно ли употреблять их в пищу?