ملخص الدهون والزيوت / الصابون — ثانية ثانوي

معلومات الدرس

الشعبة: مسار الهندسة وعلوم الحاسب (مادة تخصصية اختيارية: يختار الطالب بينها وبين البرمجة والذكاء الاصطناعي)
الترم: الثاني
رقم الدرس: 4-11 (الفصل الرابع: المركبات العضوية)

المحتوى الرئيسي

الدهون والزيوت (ثلاثيات الجليسريد)

الدهون والزيوت: إسترات لأحماض دهنية طويلة السلسلة مع الجليسرين (الجليسرول)، ويحتوي جزيء واحد منها على 3 روابط إسترية (لأن الجليسرول ثلاثي الهيدروكسيل). الوزن الجزيئي للدهن/الزيت = مجموع الأوزان الجزيئية لثلاثة أحماض دهنية + 38 (يمثل الرقم 38 الوزن الجزيئي لجزيء الجليسرول ناقص $3H_2O$ الناتجة عن الأسترة).

التصنيف:

الدهن: صلب في درجة حرارة الغرفة.
الزيت الدهني: سائل في درجة حرارة الغرفة.
الزيت المُجفَّف: زيت دهني يتأكسد بسهولة ويتصلب في الهواء.
الزيت المُصلَّب (المهدرج): زيت دهني يُصلَّب بإضافة الهيدروجين (بحفاز نيكل) لتحويل الروابط الثنائية إلى أحادية.

الأحماض الدهنية المشبعة (كحمض البالمتيك وحمض الإستياريك) لا تحتوي روابط $C=C$ ، بينما غير المشبعة (كحمض الأوليك واللينوليك واللينولينيك) تحتوي رابطة أو أكثر من $C=C$ ؛ وكلما زاد عدد الروابط الثنائية قلّت درجة الانصهار.

قيمة التصبن وقيمة اليود

قيمة التصبن: كتلة هيدروكسيد البوتاسيوم $KOH$ (بالجرام، وزنه الجزيئي 56) اللازمة لتصبين 1 جرام من الدهن/الزيت. يلزم مول واحد من $KOH$ لكل رابطة إسترية، وبما أن الجزيء يحتوي 3 روابط إسترية، يلزم 3 مول $KOH$ لكل مول من الدهن/الزيت. بافتراض أن الوزن الجزيئي المتوسط للدهن/الزيت هو $M$ :

\text{قيمة التصبن} = \frac{3 \times 56 \times 10^3}{M}

قيمة اليود: كتلة اليود $I_2$ (بالجرام، وزنه الجزيئي 254) التي يمكن إضافتها إلى 100 جرام من الدهن/الزيت (يضاف اليود بمقدار عدد الروابط الثنائية $C=C$ ). بافتراض أن عدد الروابط المزدوجة لكل جزيء هو $n$ :

\text{قيمة اليود} = \frac{n \times 254 \times 100}{M}

كلما زادت قيمة اليود، زادت درجة عدم التشبع في الدهن/الزيت.

الصابون

الصابون: ملح صوديوم لحمض دهني طويل السلسلة $RCOONa$ ، يُحصَّل من تصبين الدهون والزيوت بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المائي مع التسخين، فينتج الصابون والجليسرين.

تركيب الصابون: مجموعة هيدروكربونية $-R$ كارهة للماء (محبة للدهون)، ومجموعة $-COO^-$ محبة للماء.

المادة الفعالة سطحيًا (Surfactant): مادة تحتوي مجموعة كارهة للماء وأخرى محبة للماء معًا، فتترتب على سطح الماء وتقلل من توتره السطحي.

التأثير الاستحلابي (Emulsifying action): إحاطة الجزء الكاره للماء من الصابون بالزيت وتشتيته في الماء، مكوّنًا جسيمات غروية كروية تُسمى الميسيلات (الجزء الكاره للماء في الداخل، والمحب للماء في الخارج).

خصائص الصابون:

محلوله المائي قاعدي ضعيف (لأنه ملح حمض ضعيف وقاعدة قوية، يتحلل جزئيًا مائيًا).
في الماء العسر (المحتوي على $Ca^{2+}$ و $Mg^{2+}$ بكثرة)، يكوّن الصابون أملاحًا ضعيفة الذوبان (الرغوة الصلبة)، فتُستهلك جزيئات الصابون في تكوين الراسب بدلًا من تنظيف الأوساخ، فتضعف الرغوة وتقل الفعالية التنظيفية.
المنظف الصناعي: مادة فعالة سطحيًا مصنّعة اصطناعيًا (مثل ألكيل بنزين سلفونات الصوديوم)، محلوله المائي متعادل، ويحافظ على قدرته التنظيفية حتى في الماء العسر.

النقاط الرئيسية

الدهن/الزيت = إستر ثلاثي لأحماض دهنية والجليسرول؛ الوزن الجزيئي = مجموع أوزان 3 أحماض دهنية + 38.
قيمة التصبن $=\dfrac{3\times56\times10^3}{M}$ ؛ قيمة اليود $=\dfrac{n\times254\times100}{M}$ حيث $n$ عدد الروابط المزدوجة.
تصبين الدهن/الزيت بـ $NaOH$ ينتج صابونًا (ملح صوديوم لحمض دهني) وجليسرينًا.
الصابون يخفض التوتر السطحي ويستحلب الزيوت عبر تكوين ميسيلات، لكنه يفقد فعاليته في الماء العسر.

أسئلة للمراجعة

لماذا تكون درجة انصهار حمض الأوليك (غير مشبع) أقل من حمض الإستياريك (مشبع)؟
احسب قيمة التصبن لدهن وزنه الجزيئي 858 جم/مول.
لماذا يفقد الصابون كفاءته التنظيفية في الماء العسر، ولماذا لا يحدث ذلك مع المنظفات الصناعية؟

الأهداف العامة

أن يعرّف الطالب الدهون والزيوت كإسترات ثلاثية الجليسريد، ويصنّفها.
أن يحسب الطالب قيمة التصبن وقيمة اليود لدهن أو زيت معلوم التركيب.
أن يشرح الطالب تركيب الصابون ووظيفته كمادة فعالة سطحيًا، وتأثير الماء العسر عليه.