Acizi grași și grăsimi

Acizii grași sunt acizi carboxilici cu catenă lungă; acidul palmitic și stearic sunt saturați, acidul oleic este nesaturat. Grăsimile sunt trigliceride: triesteri ai glicerolului cu acizi grași. Hidroliza lor dă glicerol și acizi grași, iar hidroliza bazică dă sărurile acizilor grași, numite săpunuri. Dubla legătură dintr-un acid gras nesaturat se hidrogenează pe catalizator. Grăsimile servesc drept rezervă de energie și intră în alimente și produse tehnice.

Structura trigliceridelor. Grăsimile se formează din glicerol și trei molecule de acizi grași: ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OH}{)}_3+3RCOOH\rightleftharpoons {\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OCOR}{)}_3+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Trigliceridele simple conțin același acid în cele trei poziții (tripalmitina, trioleina, tristearina), iar trigliceridele mixte conțin acizi diferiți. Grăsimile naturale sunt amestecuri de trigliceride mixte. Prezența dublelor legături cis îndoaie lanțurile și le împiedică să se aranjeze compact, de aceea acizii nesaturați scad punctul de topire al grăsimii.

Acizii grași. Au catenă liniară cu număr par de atomi de carbon și o singură grupă carboxil; sunt insolubili în apă, deoarece partea hidrocarbonată este lungă. Cei nesaturați se recunosc după decolorarea apei de brom, prin adiția bromului la dublele legături. Uleiul de măsline este bogat în acid oleic, iar uleiul de floarea-soarelui în acid linoleic.

Hidroliza. În mediu acid sau sub acțiunea enzimelor numite lipaze, o trigliceridă consumă trei molecule de apă și dă glicerol și trei molecule de acid gras: ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OCOR}{)}_3+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons {\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OH}{)}_3+3RCOOH$. Aceasta este reacția prin care grăsimile sunt digerate în intestin, sub acțiunea lipazelor din sucul pancreatic.

Hidrogenarea. Uleiurile vegetale lichide se hidrogenează industrial pe catalizator de nichel; dublele legături dispar, punctul de topire crește, iar uleiul devine grăsime solidă, materie primă pentru margarină. Hidrogenarea totală transformă trioleina în tristearină, iar cea parțială lasă o parte din dublele legături.

Exemplu rezolvat 1: hidrogenarea totală a $88,4$ g trioleină.

1. $M(\text{trioleina˘})=884$ g/mol, deci $n=0,1$ mol.
2. Fiecare rest oleic are o dublă legătură, deci $1$ mol de trioleină adiționează $3$ mol ${\mathrm{H}}_2$.
3. Se consumă $0,3$ mol ${\mathrm{H}}_2$, adică $0,6$ g sau $6,72$ L la condiții normale.
4. Rezultă $0,1$ mol tristearină, $M=890$ g/mol, adică $89,0$ g; masa crește cu cea a hidrogenului adiționat: $88,4+0,6=89,0$.

Exemplu rezolvat 2: hidroliza a $86$ g de trigliceridă mixtă cu resturi de acid palmitic, oleic și stearic ($M=860$ g/mol).

1. $n=86/860=0,1$ mol.
2. Se consumă $0,3$ mol apă, adică $5,4$ g.
3. Rezultă $0,1$ mol glicerol ($9,2$ g), $0,1$ mol acid palmitic ($25,6$ g), $0,1$ mol acid oleic ($28,2$ g) și $0,1$ mol acid stearic ($28,4$ g).
4. Bilanțul maselor: $86+5,4=91,4=9,2+25,6+28,2+28,4$.

Exemplu rezolvat 3: ce masă de brom decolorează $88,4$ g trioleină?

1. $n(\text{trioleina˘})=88,4/884=0,1$ mol, cu trei duble legături în moleculă.
2. Fiecare dublă adiționează o moleculă $\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$, deci se consumă $0,3$ mol $\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$.
3. Masa de brom este $0,3\cdot 160=48$ g.

Exemplu rezolvat 4: o trigliceridă simplă are $M=878$ g/mol. Un mol din ea adiționează $6$ mol ${\mathrm{H}}_2$. Care este acidul gras?

1. Cei $6$ mol ${\mathrm{H}}_2$ saturează $6$ duble legături, deci fiecare dintre cei trei acizi are două.
2. Masa unui acid gras este $(878-92+3\cdot 18)/3=280$ g/mol.
3. Un acid gras liniar cu două duble legături are formula ${\mathrm{C}}_{\mathrm{m}}{\mathrm{H}}_{2m-4}{\mathrm{O}}_2$ și $M=14m+28$; din $14m+28=280$ rezultă $m=18$.
4. Acidul este ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{31}\mathrm{COOH}$, adică acidul linoleic, iar compusul este trilinoleina.

Formule de reținut. Palmitic ${\mathrm{C}}_{15}{\mathrm{H}}_{31}\mathrm{COOH}$ ($256$ g/mol), stearic ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{35}\mathrm{COOH}$ ($284$), oleic ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{33}\mathrm{COOH}$ ($282$, o dublă), linoleic ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{31}\mathrm{COOH}$ ($280$, două duble), linolenic ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{29}\mathrm{COOH}$ ($278$, trei duble). Acizii grași naturali au număr par de atomi de carbon, iar dublele legături au configurație cis. Masele molare ale trigliceridelor simple: tripalmitina $806$, trioleina $884$, tristearina $890$ g/mol.

Proprietăți. Grăsimile animale solide conțin mai ales acizi saturați; uleiurile vegetale lichide conțin mai ales acizi nesaturați. Grăsimile sunt insolubile în apă, solubile în benzină și au densitatea mai mică decât a apei ($\approx 0,9$ g/mL).

Saponificarea. $\text{triglicerida˘}+3\mathrm{NaOH}\to \text{glicerol}+3\mathrm{RCOONa}$. Pentru $89$ g tristearină ($0,10$ mol) se consumă $0,30$ mol $\mathrm{NaOH}$ ($12$ g) și rezultă $9,2$ g glicerol și $0,30$ mol stearat de sodiu ($0,30\cdot 306=91,8$ g); masa se conservă: $89+12=101=9,2+91,8$.

Indicii grăsimilor. Indicele de saponificare este masa de $\mathrm{KOH}$ (mg) consumată de $1$ g grăsime: pentru trioleină $3\cdot 56\cdot 1000/884\approx 190$. Indicele de iod este masa de iod (g) adiționată de $100$ g grăsime: pentru trioleină $3\cdot 254\cdot 100/884\approx 86$, ceea ce măsoară gradul de nesaturare.

Hidrogenarea totală a $1$ mol de trilinoleină consumă $6$ mol de ${\mathrm{H}}_2$ și duce tot la tristearină. Râncezirea este oxidarea dublelor legături ale grăsimilor.

Complement grupat. Despre trioleină, alegeți afirmațiile corecte:

1. este o trigliceridă simplă;
2. un mol adiționează trei moli de ${\mathrm{H}}_2$;
3. prin saponificare dă glicerol și oleat de sodiu;
4. are $M=890$ g/mol.

A. Numai 1, 2 și 3 sunt corecte. B. Numai 1 și 3 sunt corecte. C. Numai 2 și 4 sunt corecte. D. Numai 4 este corectă. E. Toate sunt corecte sau toate sunt false.

Răspuns: A. Afirmația 1 este adevărată: toate cele trei resturi de acid sunt oleice. Afirmația 2 este adevărată: fiecare rest oleic are o dublă legătură, deci sunt trei duble legături în moleculă. Afirmația 3 este adevărată: ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OCO}{\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{33}{)}_3+3NaOH\to {\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_5(\mathrm{OH}{)}_3+3{\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{33}\mathrm{COONa}$. Afirmația 4 este falsă: masa molară $890$ g/mol aparține tristearinei, iar trioleina are $884$ g/mol.

Greșeli frecvente

• Greșit: O trigliceridă are o singură legătură esterică.
  Corect: Are trei.
• Greșit: Hidrogenarea unui ulei adaugă apă la legăturile duble.
  Corect: Adaugă ${\mathrm{H}}_2$.
• Greșit: Grăsimile solide conțin mai ales acizi grași nesaturați.
  Corect: Grăsimile solide conțin mai ales acizi saturați, iar uleiurile lichide conțin mai ales acizi nesaturați.
• Greșit: Trioleina și tristearina au aceeași masă molară, fiindcă au același număr de atomi de carbon.
  Corect: Trioleina are $884$ g/mol și tristearina $890$ g/mol, deoarece tristearina are șase atomi de hidrogen în plus.

Înainte și după