Las sustancias grasientas, como el aceite de cocina o la manteca de cerdo, son difíciles de eliminar por mucho que se laven con agua. Sin embargo, si se mezcla el aceite o la grasa con una solución fuertemente alcalina y se agita la mezcla, con el tiempo se transforma en un jabón capaz de eliminar la suciedad grasienta. Así, el propio aceite acaba convertido en una sustancia que elimina la grasa. La reacción química que transforma el aceite en jabón se llama saponificación (Saponification).
En términos sencillos, la saponificación es la reacción en la que una sustancia llamada éster (ester) entra en contacto con una solución acuosa alcalina, como una de hidróxido de sodio, y se descompone en una sal de ácido carboxílico y un alcohol. El nombre proviene del latín sapo, que significa «jabón». Si la sal de ácido carboxílico que se obtiene tiene una cadena larga, se la llama jabón.
Veremos, por orden, cómo ocurre la reacción de saponificación, cómo elimina el jabón la suciedad, qué historia tiene la saponificación y de qué otras formas se manifiesta fuera de la elaboración del jabón.
Cómo el aceite se convierte en un producto que elimina la grasa
Principio de la reacción de saponificación
La saponificación es una reacción que rompe las moléculas del aceite con ayuda de un álcali. En química se clasifica como un tipo importante de hidrólisis alcalina.
(1) Los triglicéridos como materia prima
Los aceites vegetales y las grasas animales se componen principalmente de triglicéridos (triglyceride). Cada triglicérido está formado por una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos mediante enlaces éster. Los triglicéridos son la materia prima tradicional de la saponificación.
(2) El ion hidróxido que rompe el enlace
Cuando un ion hidróxido de la solución alcalina ataca el carbono del enlace éster, el enlace se rompe. Como resultado, el ácido graso se une al sodio para formar una sal de ácido graso, es decir, jabón, y el resto se desprende en forma de glicerol.
(3) El glicerol que también se forma
Por ejemplo, una molécula de estearina reacciona con tres moléculas de hidróxido de sodio y da lugar a tres moléculas de estearato de sodio y una de glicerol. Este proceso también es uno de los principales métodos industriales de producción de glicerol. En ocasiones, el glicerol se deja en el jabón como ingrediente humectante.
La cantidad de álcali necesaria para la saponificación varía según el aceite. Se conoce como índice de saponificación (saponification value). Como el valor real del aceite utilizado puede diferir ligeramente del promedio de laboratorio, quienes fabrican jabón añaden deliberadamente un poco menos de álcali para que no queden restos en el jabón terminado.
Cómo elimina el jabón la suciedad
Las moléculas de jabón que se forman en la saponificación tienen una estructura peculiar. Un extremo tiene afinidad por el agua y el otro por el aceite.
(1) Moléculas con dos caras
La cabeza de la molécula de jabón tiene carga eléctrica y afinidad por el agua, mientras que la larga cola hidrocarbonada tiene afinidad por el aceite. Las sustancias que reúnen estas dos partes de propiedades distintas se llaman tensioactivos.
(2) Micelas que atrapan la suciedad grasienta
En el agua, las colas de las moléculas de jabón penetran en la suciedad grasienta y las cabezas quedan orientadas hacia el agua que las rodea. Así se forman pequeñas estructuras esféricas llamadas micelas (micelle), que encierran la suciedad grasienta, se dispersan en el agua y se eliminan con ella al enjuagar.
(3) Jabones duros y blandos
Las propiedades del jabón varían según el álcali que se utilice.
- El jabón de sodio (sodium soap) se elabora con hidróxido de sodio y se endurece hasta formar una pastilla sólida de jabón de tocador.
- El jabón de potasio (potassium soap) se elabora con hidróxido de potasio y, como es blando o líquido, se utiliza en los jabones líquidos.
El jabón hace poca espuma en el agua dura porque los iones de calcio y magnesio presentes en el agua reaccionan con el jabón y forman residuos insolubles.
Historia de la saponificación
La saponificación es una de las reacciones químicas que la humanidad utiliza desde tiempos muy remotos.
(1) Lejía de cenizas y aceite en la Antigüedad
Los indicios más antiguos de la elaboración de una sustancia parecida al jabón proceden de la antigua Babilonia y datan de alrededor del año 2800 a. C. Unas tablillas sumerias de arcilla de alrededor del año 2500 a. C. describen cómo calentar juntos aceite y ceniza de madera para obtener una sustancia con la que lavar tejidos de lana.
(2) El potasio obtenido de la ceniza de madera
Los primeros jabones se elaboraban principalmente con grasa animal y compuestos de potasio extraídos de la ceniza de madera. La lejía que se obtenía al dejar la ceniza en remojo en agua hacía de álcali en la saponificación. Hoy en día, la mayoría de los jabones se elaboran con aceites vegetales. El jabón hecho con aceite de oliva se conoce como jabón de Castilla o jabón de Marsella y es famoso por su suavidad.
(3) Chevreul esclarece la composición de los aceites
A principios del siglo 19, el químico francés Michel Eugène Chevreul estudió las grasas animales y aisló ácidos grasos como el esteárico y el oleico. Sus investigaciones también aclararon que los aceites están compuestos de ácidos grasos y glicerol. Su trabajo transformó considerablemente los procesos de fabricación de jabones y velas, y se considera que Chevreul sentó las bases de la química orgánica moderna.
La saponificación más allá del jabón
La saponificación también ocurre en lugares insospechados fuera del lavabo.
(1) Extintores para apagar incendios en la cocina
Cuando arde, el aceite de cocina alcanza temperaturas más altas que los líquidos inflamables comunes, por lo que es difícil apagarlo con un extintor convencional. Por eso, los extintores de cocina apagan el fuego al saponificar rápidamente el aceite en llamas y convertirlo en una capa de jabón que no arde.
(2) Grumos de jabón que aparecen en pinturas al óleo
Cuando las pinturas con componentes metálicos, como el blanco de plomo o el blanco de zinc, reaccionan con los ácidos grasos del aceite, pueden formarse jabones metálicos. Si estos jabones afloran a la superficie del cuadro, aparecen pequeños bultos o manchas blancas. Se han documentado daños de este tipo en muchas pinturas al óleo de los siglos 15 a 20.
(3) La adipocira que queda en los cadáveres
En los cadáveres enterrados en lugares muy húmedos y poco ventilados, la grasa puede saponificarse y convertirse en adipocira (adipocere), una sustancia similar a la cera de abeja. La adipocira conserva la forma del cuerpo durante mucho tiempo y puede aportar pistas en las investigaciones forenses.
La saponificación es una reacción que utiliza materiales comunes, como el aceite y un álcali, para producir una sustancia que elimina la suciedad grasienta. Incluso en el breve momento que dedicamos a lavarnos las manos ponemos en práctica conocimientos de química acumulados durante miles de años.
Imaginar cómo se transforman las moléculas de una pastilla de jabón que usamos a diario es el primer paso para aprender química en la vida cotidiana.
