Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química

e Industrias Extractivas

Materia: Laboratorio de Química de los Grupos funcionales

Reporte de la Practica No 2

“Obtención de un shampoo líquido por sulfatación del alcohol

láurico”

Profesores:

Ing. Lourdes Centeno Ruiz

Ing. Aguirre Beltrán Gabriel

Integrantes:

Campos Cristerna Karla Nazareth ______________________

Cruz Guerrero Francisco Javier ______________________

Hernández López José Antonio ______________________

Equipo No. 11

Grupo: 2IV45

Ciclo Escolar: Septiembre-Diciembre 2015

Fecha de entrega: 2 de octubre de 2015

Introducción

Sulfatación

Sulfatación designa el establecimiento de un grupo -OSO2OH (sulfato ácido) En algunos casos puede considerarse como la introducción de un grupo - SO2OH sobre un oxígeno. Los tipos de compuestos sulfatados están limitados casi enteramente a los que contienen enlaces olefínicos (principalmente alquenos) y a los que tienen grupos hidroxilos fenólicos o alcohólicos, juntamente con los éteres de los últimos.

El método general de sulfatación de estos tipos de compuestos es el tratamiento con anhídrido sulfúrico, o un compuesto apropiado de este. Para los alquenos se emplea corrientemente el ácido sulfúrico concentrado, en tanto que para los alcoholes se emplea ácido sulfúrico, óleum o anhídrido sulfúrico.

Los sulfatos tiene importantes aplicaciones como:

• Intermedios en la preparación de alcoholes (etílico, isopropílico, etc.)

• Agentes de alquilación (sulfatos dimetílico y dietílico)

• Detergentes (laurilsulfato sódico)

• Colorantes

• Anticoagulantes de la sangre

• Reacción predominante en la sulfonación de aceites fijos

El equipo empleado en las sulfataciones industriales es del tipo corriente y puede ser análogo al empleado para la sulfonación en el carbono.

Métodos de obtención

La elaboración de los diferentes Shampoos que actualmente se conocen, no es sino el resultado de diferentes estudios realizados de manera que satisfaga las necesidades de limpieza y protección al tipo de cabello del usuario. Esto es, obtener un shampoo de características físicas y químicas no dañinas al cuero cabelludo como es el resultado de la formación de caspa debido a que el pH del shampoo es demasiado alcalino lo que permite la muerte de gran cantidad de células epiteliales, en algunos casos se encuentran en el mercado shampoos que no solo destruyen estas células, sino también el bulbo de la raíz capilar lo que ocasiona la calvicie. De ahí la importancia del cuidado en la elaboración del Shampoo.

Por lo tanto el presente estudio es una fuente de consulta no solo para conocer la elaboración del shampoo, sino también para conocer el shampoo indicado para nuestros cabellos y así tener un cabello estético y bien cuidado.

PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS PRODUCTOS SULFATADOS

La mayor parte de los usos de los sulfonados se deben a la presencia en la molécula del grupo -SO2OH, hidrófilo, altamente polar. En los detergentes, y análogamente en los agentes mojadores, emulsivos y dispersantes, el grupo sulfonato soluble en el agua está combinado con una porción orgánica soluble en los aceites en varias maneras posibles para producir una variedad de efectos deseados.

Para los colorantes, los compuestos contra la polilla y los agentes sintéticos para el curtido, sirve como agente de unión firme de la molécula orgánica a la fibra o al cuero.

Las resinas de intercambio de iones funcionan como ácidos fuertes con insolubilidad completa en el agua, combinación inusitada de propiedades que conduce a muchas aplicaciones. Por otra parte, las resinas y polímeros sulfonados solubles en el agua son de interés como gomas sintéticas y agentes de espesamiento.

También se emplean los sulfonados como intermedios en la preparación de otros productos químicos (colorantes) por reemplazo del grupo sulfónico.

Los cloruros sulfónicos RSO2Cl, son de interés especial como intermediarios para la obtención de derivados sulfonados de amidas, ésteres y mercaptantes. Los cloruros alcano sulfónicos se emplean como agentes de curtido y para hacer detergentes y elastómeros, en tanto que los análogos aromáticos producen sulfonamidas medicinales e insecticida.

Agente sulfonante

Los agentes sulfonantes más utilizados:

• Anhídrido sulfúrico y sus compuestos

Ácido sulfúrico concentrado. Concentración comercial 98%

Óleum. Solución de ácido sulfúrico con 22 % de anhídrido sulfúrico disuelto

Ácidos clorosulfónico, fluorsulfónico y aminosulfónico

• Anhídrido sulfuroso y sus compuestos

Ácido sulfuroso y sulfitos y sulfitos ácidos

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE LOS PRINCIPALES AGENTES.

Los principales métodos de producción de anhídrido sulfuroso, anhídrido sulfúrico, ácido sulfúrico y óleum es utilizando azufre como materia prima, recuperación de los gases de la industria metalúrgica (producción de cobre y zinc a partir de sulfuros) y por la recuperación de ácido sulfúrico residuales de bajo título y con contaminantes.

Producción a partir de azufre

El azufre se quema con una corriente de aire filtrado y exento de humedad en un horno, esta reacción altamente exotérmica. El azufre se funde en piletas adecuadas y se bombea a presión en la cámara de combustión del horno. Los gases de combustión formados son enfriados por un sistema de generación de vapor de agua que es luego utilizado por otras

instalaciones. Estas plantas generan mayor cantidad de vapor del que consumen y por lo tanto son proveedoras de vapor a otras instalaciones. El diseño del horno es similar a una caldera de vapor de agua. En este caso el combustible es el azufre.

La ecuación de esta etapa es la de obtención del anhídrido sulfuroso:

S + O2 ◊ SO2

En la segunda etapa el anhídrido sulfuroso ingresa a unos 400 ºC y se convierte en unas cámaras catalíticas con pentóxido de vanadio. Esta reacción exotérmica requiere que los gases se enfríen en cada paso por el catalizador donde se aprovecha para generar vapor de menor presión.

En esta etapa se obtiene el anhídrido sulfúrico:

SO2 + ½ O2 ◊ SO3

En las cámaras se debe llegar a una conversión superior al 99,7% a fin de cumplir con las regulaciones en las emisiones de los gases de salida.

En la tercera etapa el anhídrido sulfúrico se absorbe con agua para formar el ácido sulfúrico.

SO3 + H2O ◊ H2SO4

Esta operación se realiza en una torre de absorción donde el gas rico en anhídrido sulfúrico es absorbido con una corriente de ácido sulfúrico de menor concentración a la comercial (98%) para evitar la fuerte reacción exotérmica de hidratación de anhídrido.

Una corriente de ácido sulfúrico al 93 % es utilizada para el secado del aire de proceso.

Reacción global

C12H25—OH + H2SO4-SO3--------> C12H25—OSO3H

C12H25—OSO3H + HO-C2H5-N C12H25—OSO3N HOC2H5

HOC2H5

HOC2H5

HOC2H5

HOC2H5

Mecanismo de reacción

Diagrama de Flujo

ENTRADA PROCESO SALIDA

Mezclar Alcohol láurico + H2SO4

Controlar la Temperatura por medio de un baño en hielo.

Agitando.

A Una T De Entre 20 Y 25 °C a

Mezclar una gota de mezcla en 80 ml de H2O

Reducir pH

Agregar sustancias coadyuvantes

Controlar T a no más de 30°C Agregando trietanolamina

Producto terminado

Tabla de reactivos

Propiedades físicas

Alcohol láurico (CH3(CH2)10CH2OH)

Ácido sulfúrico (H2SO4)

H2O (agua) C6H15NO3. (trietanolamina)

Estado físico y color

polvo blanco Liquido aceitoso incoloro

Liquido incoloro, inodoro.

Liquido amarillo pálido.

Peso molecular 200,31776 g/mol 98,08 g/mol 18 g/mol 149.188 g/mol g/mol

Punto de ebullición 571 K (298 °C) 610 K (337 °C) 100°C 608,55 K (335 °C)

Punto de fusión 316,35 K (43 °C) 283 K (10 °C) 0°C 293,65 K (21 °C)

Densidad 880 kg/m3; 0,88 g/cm3

1800 kg/m3; 1.8 g/cm3

1000kg/m3 1,13 g/cm³

Solubilidad Insoluble en agua en agua Miscible

Miscible en agua

Toxicidad Toxico Caustico, alta. Nada Toxico

Tabla de productos

Propiedades físicas Ácido láurico sulfatado Estado físico y color Liquido viscoso blancoPeso molecular 200,31776 g/molPunto de ebullición 571 K (298 °C)Punto de fusión 316,35 K (43 °C)Densidad 880 kg/m3; 0,88 g/cm3Solubilidad Soluble en agua Toxicidad No toxico

1- Resultados de la experimentación Peso del producto a obtener Rendimiento practico Eficiencia

Análisis de la reacción mediante los espectros de infrarrojo de los reactivos y productos de la reacción

1 Alcohol láurico

2 Alcohol láurico sulfatado

2- Usos más importantes del shampoo 1- Para la limpieza del cuerpo humano2- Con otros químicos como la cera para la limpieza de automóviles3- Limpieza de objetos delicados4- En resumen se utiliza con diferentes químicos (dependiendo su aplicación es decir cuerpo

objetos autos) para la limpieza.

4.-Cálculos estequiométricos de la reacción.

Alcohol láurico

12.5mlalcohol láurico (0.8309 gml )=10.3863galcohol láurico10.3863g alcohol láurico( 1mol

186.33g )=0.05574molesde alcohol lauricoÁcido sulfurico

45ml H 2SO 4 (1.841 gml )=9.205g deacido sulfúrico9.205 gdeacido sulfúrico ( 1mol98.08g )=0.09385moles deacido sulfúrico

Trietanolamina

60ml trietanolamina(1.124 gml )=67.44g de trietanolamina67.44 gde trietanolamina( 1mol

149.19 g )=0.452molde trietanolaminaPor lo tanto el reactivo limitante es el Alcohol láurico.

Rendimiento:

η=Valor teorico−valor experimentalvalor teorico

η=5.054 gbenzidrol−debenzhidrol5.054 gde benzhidrol

x100=¿

Bibliografía:

diccionario.motorgiga.com/.../sulfatacion.../gmx-niv15-con195654.htm www.quimicaorganica.net › BENCENO mx.selecciones.com/.../a3303_5-cosas-mas-que-hacer-con-tu-champu https://es.scribd.com/.../OBTENCION-DE-UN-SHAMPOO-LIQUIDO-PO...

Observaciones

Al combinar el ácido láurico mas el acido sulfúrico se produjo una reacción exotérmica. La mezcla entre ácido láurico y el ácido sulfúrico produce una mezcla blanca, viscosa y

liquida. Al principio al entrar en contacto el ácido láurico con el hielo este se congelo al instante al

agregarle el ácido sulfúrico aumentó su temperatura rápidamente. Fue complicado que la gota de mezcla se disolviera en H2O para verificar si la reacción ya

estaba terminada. Al agregarle las sustancias coadyuvantes se alteró la apariencia física y en poca medida de

manera química. Al neutralizar nuestro producto con la trietanolamida se observa un desprendimiento de gas, el

cual es H2O, esto se debe que al neutralizar hay un aumento de temperatura, la cual hace que el agua se evapore y es por lo cual hay desprendimiento de gas.

Después de neutralizar nuestro shampoo se disuelve mejor en el agua, y hay formación de espuma.

Se observa que nuestro ester acido se solubiliza en el agua debido a que el ester acido es tanto polar como no polar.

Conclusiones

Los sulfatos tienen importantes aplicaciones como:

-intermedios en la preparación de alcoholes (etílico, isopropílico, etc.), agentes de alquilación (sulfatos dimetílico y dietílico), detergentes (laurilsulfato sódico), colorantes, anticoagulantes de la sangre, reacción predominante en la sulfonación de aceites fijos.

Los agentes sulfonantes más utilizados: Ácido sulfúrico concentrado. Concentración comercial 98%Óleum, Solución de ácido sulfúrico con 22 % de anhídrido sulfúrico disuelto, Ácidos clorosulfónico, fluorsulfónico y aminosulfónico. Al aumentar la temperatura de trabajo se aumenta la velocidad y el grado de sulfonación. Hay que tener cuidado en el control de la temperatura ya que un exceso de esta hace tender la reacción a la polisulfonación, por esto se hace necesario en la práctica operar con condiciones térmicas y con las proporciones de reactivos adecuadas para obtener la menor cantidad posible delos productos que impurifican al principal.

Campos Cristerna Karla Nazareth

Mediante a la experimentación realizada en esta práctica se puede concluir cuán importante son los ingredientes en la formulación de un producto como el shampoo.

Se concluye que el pH es un factor determinante en la formulación del shampoo y en las funciones que ayudan al cabello. Gracias a las diferentes propiedades se concluye que si el

shampoo es ligeramente ácido se proporciona cierto brillo y siendo ligeramente alcalino ocasiona opacidad.

Como conclusión principal se dice que los shampoos tienen diversas propiedades que se deben estudiar para poder brindar el mejor producto a la sociedad.

Cruz Guerrero Francisco Javier

La trietanolamida funciona como un tenso activo al estabilizar nuestra espuma, esto se debe a que la trietanolamida al reaccionar con nuestro shampoo, toma el lugar de la parte positiva y el sulfato la parte negativa, funcionando como un imán que al quedar polos opuestos se repelen provocando que nuestra espuma dure por más tiempo.

Hernández López José Antonio