Стеарат натрия: свойства, формула, реакции, применение

Стеарат натрия — это сложное вещество, соединение натрия и стеариновой кислоты. Стеарат обладает хорошими пенящими свойствами, проявляет себя как ПАВ, создавая густую и устойчивую пену. Его применяют в промышленной химии для создания моющих средств, шампуней, зубных паст. Натриевый стеарат – эмульгатор, стабилизатор и загуститель. Его вносят в пищевые продукты, чтобы добиться постоянства структуры и смешивания несмешиваемых ингредиентов.  Вещество нашло применение в фармацевтической промышленности, где повышает растворимость действующего вещества, улучшая всасывание.

Стеарат натрия в форме порошка на ложке

Что такое стеарат натрия

Стеарат натрия – это органическое соединение, натриевая соль стеариновой кислоты.

Другие названия стеарат натрия:

  • октадеканоат натрия;
  • натриевый стеарат;
  • стеарат соды;
  • пищевая добавка Е470а.

Химические и физические свойства обусловлены специфическим строение стеарата. Он состоит из двух структурных частей: отрицательно заряженной полярной карбоксильной группировки (карбоксилат), которая обуславливает гидрофильную активность – способность хорошо впитывать воду; а также положительно заряженной неполярной углеводной цепи, проявляющей гидрофобность, т.е. способность отталкивать воду.

За счёт наличия компонентов, противоположных по свойствам, происходит образование мицелл. Мицеллами называют мельчайшие частички, плавающие в коллоидном растворе. По сути, они являются агрегатами поверхностно-активных веществ, они не растворяются и не оседают на дно. Это связано с амфифильностью, положительно заряженные структуры молекулы при этом находятся в центре, стремясь не соприкасаться с водой, а отрицательно заряженные выворачиваются наружу.

Взвесь мицелл в воде образует мицеллярный раствор, мыльный раствор. Частички абсорбируют жиры и загрязнения, поэтому эффективно используются при производстве шампуней, гелей для душа, моющих средств.

Физические свойства, внешний вид

Октадеканоат натрия – это синтетическое соединение, при нормальных условиях имеет вид бесцветных или беловатых мелких ромбических кристаллов с высокой гигроскопичностью. Насыпная плотность низкая. Склонен к образованию кристаллогидратов – молекулярных соединений, в которых катионы металла образуют прочную связь с водой.

Стеарат не имеет вкуса и запаха, плохо растворим в воде комнатной температуры, но растворимость растёт с нагреванием. Наилучшая растворимость – в горячей воде.  Растворим в неполярных растворителях, прежде всего, спиртах (этанол, метанол), а также в различных эфирах. Растворимость снижается в кислой среде, а также в присутствии металлов щелочноземельного ряда (Ca2+, Mg2+): в так называемой «жесткой» воде.

Минимальная температура для образования в мыльном растворе мицелл составляет 50-67 °С. В этом диапазоне наиболее ярко проявляются его очищающие свойства.  Гидрофильно-липофильный баланс натриевого стеарата составляет 17,6 из 20. Этот показатель характеризует равновесие между гидрофобной и гидрофильной частями молекул, непосредственно влияющее на растворение в жидкости. Чем больше значение, тем лучше растворимость в воде.

Температура плавления октадеканоата соды лежит в диапазоне от 278 °С до 290 °С, при этом точка возгорания вещества составляет 176 °С.  Разлагается при температурном режиме, достигающем 300 °С.

Формула, производство и получение

Химическая формула стеарата натрия:

NaC18H35O2

Рациональная формула соединения (формула, показывающая функциональные, химически активные группировки молекулы):

С17H35COONa

В пространственном отношении стеарат представляет собой углеродную цепочку, состоящую из 16 атомов, с метальным радикалом (-CH3) и -COONa-группой, это карбоксильная группа (-COOH) с атомом натрия, который заместил водород.

Структурная формула стеарата натрия

Структурная формула стеарата натрия

Стеарат натрия получают из раствора стеариновой кислоты. Она представляет собой органическую карбоновую кислоту, хорошо растворимую в эфирах и спиртах. Для синтеза октадеканоата натрия стеариновую кислоту растворяют в спирте. Спиртовой раствор имеет кислую реакцию за счёт карбоксильной группы, с ним проводят реакцию нейтрализации – реакция, в ходе которой кислота нейтрализуется (т.е. преобразуется в воду) за счёт взаимодействия с гидроксидом. Стеариновую кислоту нейтрализуют сильные щёлочи, например, едкий натр. В результате реакции образуется вода и стеарат натрия:

NaOH + C17H35COOH → С17H35COONa + H2O

Нейтрализация широко используется как в лабораторном, так и в промышленном синтезе. Она проста, характеризуется дешевизной реактивов и безотходностью, т.к. в качестве побочного продукта выделяется вода.

Молекула стеарата натрия

Молекула стеарата натрия

Реакции со стеаратом натрия и химические свойства

Стеарат натрия относится к классу солей карбоновых кислот. Он вступает во взаимодействие с веществами, которые проявляют более сильные кислотные свойства, уступая им в ходе реакции:

17H35COONa + H2SO4 → 2C17H35COOH + Na2SO4

При реакции образуются другая кислота – стеариновая кислота, а также другая соль – сульфат натрия. Кроме того, стеарат натрия подвергается гидролизу, т.е. разложению водой с образованием новых соединений. В данном случае реакция идёт в обе стороны, т.е. она обратима:

С17H35COONa + H2O ⇄ C17H35COOH + NaOH

Натриевый стеарат подвержен реакции декарбоксилирования, т.е. сплавления со щелочами с отщеплением углекислого газа (CO2) из COOH-группы. Взаимодействие идёт при интенсивном нагреве, его также называют реакцией Дюма, в честь учёного, впервые открывшего этот процесс. Важной особенностью взаимодействия является наличие атома натрия, который заместил водород в функциональной группировке. Поэтому в качестве побочного продукта реакции не улетучивается углекислый газ, а образуется карбонат натрия:

С17H35COONa + NaOH → C15H31CH3 + Na2CO3

Из стеарата натрия получают углеводороды за счёт пропускания электрического тока. Происходит электролиз, приводящий к формированию высшего алкана – тетратриаконтана , а также углекислого газа, водорода и едкого натра. Реакция носит имя немецкого органического химика Германа Кольбе:

17H35COONa + 2H2O → C34H70 + 2NaOH + 2CO2↑ + H2

Воздействие на организм

Стеарат натрия является нетоксичным веществом и не оказывает негативного влияния на здоровье человека, его кожу, волосы, пищеварительную систему. В продуктах питания и лекарственных препаратах он находится в ничтожно малом количестве, которого достаточно для стабилизации среды. Натриевая соль стеариновой кислоты в моющих средствах и товарах личной гигиены не вызывает аллергии, чувство стянутости кожи, раздражения и зуда. Октадеканоат натрия абсолютно безопасен для людей и окружающей среды.

Применение

Основная сфера использования стеарата натрия – химическая промышленность. Он наряду с другими солями натрия является важным компонентом шампуней, мыла, жидкостей для посуды, гелей для душа и другого. Соединение обуславливает пенящие свойства этих товаров, высокую очищающую способность. Менее активно стеарата натрия применяется в пищевой отрасли, т.к. в продукты питания чаще добавляют стеарат магния. В небольших дозах октадеканоат натрия проявляет свойства стабилизатора и антивспенивающего агента. В фармацевтике актуально его внесения для смешивания несмешиваемых сред.

Применение стеарата натрия в качестве моющего средства, моющие свойства

Стеарат натрия относится к поверхностно-активным веществам (ПАВ). Он способен снижать поверхностное натяжение воды, образуя адсорбционный слой, в котором концентрация молекул соединения крайне высока. Гидрофобная часть взаимодействует с источником загрязнения, который часто имеет липидную природу, присоединяясь к нему. При этом гидрофильная часть остаётся связанной с водой за счёт влаголюбивости. Таким образом вещество захватывает и утягивает с собой грязь и жир, работая как моющее средство.

Другая сторона функций стеарата натрия заключается в разрывании связей между частицами загрязнений, образующих сплошную корку на поверхности. Это происходит за счёт ухудшения поверхностного натяжения этих фаз. Поэтому внесение октадеканоата натрия в состав жидкости для посуды позволяет отчищать стойкий налёт.

Моющее действие стеарата натрия реализуется в несколько стадий:

  1. Смачивание – фаза взаимодействия водяного раствора с твёрдым телом (загрязнение). При этом коллоидный раствор растекается по поверхности, покрывая грязную корку, это происходит за счёт того, что сила притяжения между молекулами жидкости меньше, чем сила притяжения внутри загрязняющего вещества. С этим период работы стеарата натрия связано намокание очищаемой поверхности: если попробовать отмыть её обычной водой, она будет стекать либо скатываться в капли, коллоидный раствор с ПАВ в составе снижает гидрофобность загрязнённого слоя. В эту фазу происходит расщепление грязи на более мелкие частички, частично уносимые потоком воды. За диспергирование следует пептизация – разложение оторванных компонентов налёта на еще более мелкодисперсные крупинки, которые становятся взвесью.
  2. Эмульгирование происходит, когда дисперсия грязевых частиц попадает в мыльных раствор. Данный период заключается в том, что крупицы обволакиваются стеаратом, образуются мицеллы с твёрдой серединой внутри. Формируются специфические коллоидные мицеллы, октадеканоат соды окружает грязевые частицы, выставляя наружу гидрофильные «хвосты», происходит солюблизация – растворение мицеллы в водной среде, за счёт чего она не оседает на дно. Характерная функция стеарата натрия на данном этапе состоит в растворении грязи, что без использования этого ПАВа было бы невозможным, поскольку она не имеет сродства к водной среде.
  3. Стабилизация – это процесс, препятствующий повторному осаждению загрязнителя на очищаемую основу. Стабилизирующее действие стеарата натрия проявляется в удерживании твёрдых частиц в толще коллоидного раствора, предотвращение их выпадения в виде осадка.

Все три стадии работы стеарата натрия характеризуют его химические и физические особенности и нашли применение не только при производстве моющих средств и товаров для личной гигиены, но и в фармацевтической промышленности, где также необходимо повышать растворимость некоторых веществ в растворе и стабилизировать их.

Применение стеарата натрия в пищевой промышленности, фармацевтике и других отраслях.

В пищевой промышленности стеарату натрия присвоен код пищевой добавки Е470а. Применение стеарата натрия стабилизатором и эмульгатором, помогает при различных фазах смешивания, сохраняет нужную структуру и привлекательный товарный вид. Применение стеарата натрия осуществляется по множестве продуктов питания. Его можно найти в составе таких продуктов, как:

  • сухие завтраки;
  • супы и напитки быстрого приготовления;
  • сливочное масло, маргарин;
  • мороженое;
  • сахарная пудра;
  • растворимый кофе;
  • соусы (кетчуп, майонез);
  • варенье и джемы;
  • желатиносодержащие изделия.

Пищевая добавка Е470а предотвращает слёживание и образование комочков в сыпучей продукции, делает её более устойчивой к поглощению влаги из воздуха. В то же время при растворении сухого порошка стеарат натрия выполняет роль стабилизатора, не позволяя ему оседать на дно.

Для производства продуктов питания используется антивспенивающее действие натриевой соли стеариновой кислоты. Пеногаситель образует плёнку на поверхности вещества, тем самым не давая жидкости вспениваться. Пена может мешать при разливе готового изделия в тару, а также в процессе производства. Ухудшаются вкусовые качества и вид товара. Стеарат натрия не позволяет формироваться пенному слою.

Применение стеарата натрия осущетвляется и в фармацевтической промышленности. В фармацевтике стеарат соды вводят в состав растворов, чтобы усилить растворимость веществ, изначально склонных к образованию осадков или дисперсий. Он выполняет здесь функции поверхностно-активного вещества.

В косметологии применение стеарата натрия обусловлено тем, что октадеканоат соды является ключевой стабилизирующей добавкой дезодорантов, мицеллярной воды для снятия макияжа. Он входит в состав зубной пасты как эмульгатор и загуститель, способствуя поддержанию упругой структуры.

Загущающие свойства обусловили применение стеарата натрия в производстве смазочных материалов. В пластмассовой промышленности он применяется как стабилизатор и смазывающее вещество при выпуске полиамидов.

Где купить и сколько стоит

Стеарат натрия продаётся заводами-производителями в оптовых количествах. Стоимость вещества от 160 рублей за килограмм, при этом минимальных заказ должен составлять не менее 25 кг. Натриевая соль стеариновой кислоты производится в России и странах СНГ, но большую часть рынка занимает китайский производитель.

Заключение

Стеарат натрия – это поверхностно-активное вещество, соединение стеариновой кислоты с натрием, проявляет хорошие очищающие свойства. Оно используется для производства моющих средств, шампуней, мыла, зубных паст. Применяется также в пищевой промышленности как пищевая добавка Е407а, где играет роль эмульгатора, стабилизатора, антивспенивателя. Октадеканоат натрия – безопасное соединение, которое не вызывает аллергии и раздражения и не наносит вреда организму. С этим связано его повсеместное применение. Стабилизирующее действие важно для фармацевтики и производства пластмасс.

Читайте также:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделитесь
Читать еще

Аскорбат натрия (Е301): применение, инструкция

Аскорбат натрия – это соль аскорбиновой кислоты. Вещество является важной пищевой добавкой, которой присвоен код Е301. Основные сферы применения...

"Поцелуй Фортуны": 5 способов привлечь удачу

Финансовый успех и везение всегда будут на стороне любого человека, если он станет полагаться не только на свои силы...

Самые большие вулканы в мире (с фото и картой)

Так же, как и сотни лет назад, вулканы притягивают к себе внимание, о них слагают легенды, ими любуются и...

10 снов, притягивающих удачу и богатство

Наши сны отражают существующую реальность и показывают события, которые остались в прошлом. Некоторые из них помогают приоткрыть занавес будущего...

Советы по выбору обручальных колец

В день свадьбы важна каждая деталь и выбор обручальных колец является одним из главных этапов подготовки к этому мероприятию...

Оксид алюминия: свойства, виды, реакции, применение

Оксид алюминия – это распространённое вещество, относящееся к классу оксидов. Он используется во многих областях деятельности, распространён в промышленности,...

Тест на эрудицию: хорошая встряска ума

В наше время очень желательно обладать трезвым умом и хорошим кругозором, а эти качества необходимо постоянно тренировать и развивать...
0 Комментария

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector