A L'hydrolyse des esters

Le groupe fonctionnel ester est constitué de l'enchaînement R—COOR′ où R est soit un atome d'hydrogène soit une chaîne hydrocarbonée et R′ est une chaîne hydrocarbonée. On trouve trois fonctions ester dans les triglycérides.

La réaction d'hydrolyse (coupure par l'eau) d'un ester conduit à un alcool et à un acide carboxylique selon l'équation : R—COOR′ + H₂O ═ R—COOH + HO—R′. Cette réaction est lente et limitée (non totale), on place un signe  ═ ou une double flèche.

Si l'on procède à une hydrolyse en milieu basique, l'acide carboxylique formé réagira avec des ions hydroxyde selon R—COOH + HO^– → R—COO^– + H₂O. L'ion carboxylate formé R—COO^– ne peut pas réagir avec l'alcool, donc, en milieu basique, la réaction d'hydrolyse devient totale. On utilise alors une simple flèche.

L'équation de réaction s'écrit donc, en remplaçant l'eau par des ions hydroxyde :

Cette réaction est lente mais totale. Elle peut être accélérée en utilisant de la soude concentrée ou en chauffant avec un montage à reflux.

La réaction d'hydrolyse basique d'un ester est totale. Cependant, il peut y avoir des pertes de produit ou alors la réaction n'est pas arrivée à son terme par manque de temps. On obtient alors moins de produit que prévu.

On calcule alors le rendement, noté η, qui est une grandeur sans unité, comme le rapport de ce qui a été obtenu réellement par ce que l'on aurait dû obtenir théoriquement :

η = $\frac{{\text{n}}_{\text{produit fini}}}{{\text{n}}_{\text{produit théorique}}}=\frac{{\text{m}}_{\text{produit fini}}}{{\text{m}}_{\text{produit théorique}}}$où m est la masse et n la quantité de matière. Le rendement est inférieur ou égal à 1.

B La saponification d'un triglycéride

Dans le cas d'un triglycéride, l'hydrolyse basique produit du savon : c'est la saponification. Si le corps gras utilisé est de l'huile d'olive, composée essentiellement d'oléine (triglycéride) on obtient du savon de Marseille et du glycérol.

Il faut trois fois plus de soude que de corps gras pour travailler dans les proportions stœchiométriques. Ainsi n_soude = 3 n_{triglycéride}.

Si la réaction est totale, la quantité de savon obtenue est trois fois plus grande que la quantité de triester introduite. n_savon = 3 n_{triglycéride}.

Si la réaction n'est pas totale, alors on peut calculer le rendement : η = $\frac{{\text{n}}_{\text{savon réel}}}{{\text{n}}_{\text{savon théorique}}}=\frac{{\text{n}}_{\text{savon réel}}}{{\text{3 n}}_{\text{triglycéride}}}=\frac{{\text{m}}_{\text{savon réel}}}{{\text{m}}_{\text{savon théorique}}}$

Protocole employé au laboratoire

On réalise le mélange d'huile d'olive et de soude concentrée. Il faut travailler avec des gants, des lunettes et une blouse. On ajoute quelques grains de pierre ponce pour réguler l'ébullition et un peu d'éthanol pour homogénéiser le mélange.

L'utilisation d'un chauffage à reflux permet d'accélérer fortement la réaction, qui est lente sinon.

Après 15 minutes, le contenu du ballon est versé dans un verre à pied contenant une solution saturée de sel. On le triture pour le débarrasser du glycérol et de la soude en excès. Le savon peu soluble dans l'eau, est encore moins soluble dans cette saumure. Il remonte à la surface. Cette opération s'appelle le relargage. Il suffit ensuite de le filtrer.

La saponification

C La structure des acides gras et leurs effets sur la santé

Les industriels tendent à utiliser des graisses saturées ou des graisses hydrogénées, en général solides à température ambiante, car elles sont plus faciles à employer. Ces espèces sont à proscrire de l'alimentation, car elles nuisent à la santé en participant par exemple à la constitution de plaques d'athérome, qui obstruent les artères.

Les corps gras insaturés ou polyinsaturés (oméga 3 ou oméga 6) ont un effet bénéfique pour le système cardiovasculaire. Par ailleurs, ils sont source d'énergie, de vitamines liposolubles importantes et d'acides gras essentiels (non synthétisables par l'organisme).

Plus un corps gras a une chaîne longue, plus sa température de fusion est élevée. Plus un corps gras a de doubles liaisons C ═ C, plus sa température de fusion est basse et plus il est fluide.

D Les propriétés comparées des corps gras alimentaires

Lorsque l'on chauffe un corps gras, sa structure moléculaire peut être modifiée. Le point de fumée est la température à partir de laquelle les huiles ou les graisses émettent des fumées de façon continue. Ces produits commencent alors à se décomposer et se dénaturer : la substance prend un mauvais goût.

Le chauffage d'une huile ou d'une graisse au-delà de son point de fumée entraîne la décomposition des acides gras qu'elle contient et l'apparition de composés indésirables, dont certains cancérogènes, comme les hydrocarbures polycycliques aromatiques ou HAP2.