• Utilizzare un'apparecchiatura chimica e imparare semplici operazioni di laboratorio.
• Verificare, attraverso una caratteristica particolare, se una reazione è avvenuta.

• I grassi sono esteri della glicerina con acidi grassi.
• La reazione di transesterificazione con catalisi basica.
• La viscosità cinematica e sua valutazione.

In una beuta pesare esattamente circa 5 g di olio da analizzare, aggiungere 100 mL della miscela alcol etilico/etere etilico 1:3 v/v, agitare fino a dissoluzione dell'olio e titolare con NaOH 0,1 M in presenza di fenolftaleina fino a rosa persistente. Esprimere l'acidità come mg di NaOH per 100 g di olio.

Preparare una soluzione metanolica di soda caustica al 2% p/v (Att. Pesare con cautela e rapidamente: NaOH corrosiva e deliquescente) Nel pallone da 50 mL introdurre 20 mL di olio di semi e 4 mL della soluzione metanolica di soda caustica
Montare l'apparecchiatura mostrata in figura per effettuare la reazione Riscaldare a bagnomaria a 60 °C per ½ ora.
Dopo tale tempo si nota la formazione di un doppio strato Lo strato inferiore è glicerina e lo strato superiore biodiesel (meno denso).

Raffreddare il pallone Smontare l'apparecchiatura
Riempire una pasteur con l'olio di semi e fissarla ad un sostegno Riempire una pasteur con il biodiesel (prelevando con cautela dallo strato superiore) e fissarla ad un sostegno
Togliere contemporaneamente le due tettine
Controllare i tempi di scorrimento

Procurarsi dell'olio di frittura esente da acqua e residui di frittura.
Preparare una soluzione metanolica di soda caustica al 4% m/v.* *N.B. La soluzione deve essere più concentrata rispetto alla precedente perché l'acidità dell'olio usato è in generale più elevata dell'olio alimentare.
Procedere come riportato nella PARTE SECONDA 2A e 2B.

• Che reazione è avvenuta nella prima parte dell'esperienza?
• Che cos'è la viscosità?
• Che differenza vi è tra i due tempi misurati? Spiegare

1. Analisi Gas-cromatografica dei biodiesel preparati
   
   Cenni teorici: teoria generale della gascromatografia (GC); Strumentazione; fase fissa; fase mobile; colonne; sistemi di rivelazione; cromatogramma; normalizzazione
   
   La preparazione dei campioni per l'analisi GC provenienti dalla PARTE SECONDA e TERZA richiede un protocollo (riportato nel Materiale Didattico di supporto). Gli studenti possono seguire le fasi di analisi del campione ed elaborare ed interpretare i dati ottenuti. Tipici cromatogrammi sono riportati nelle Fig. 1A e 1B, e la composizione relativa in Fig. 1C.

   Fig. 1A. Gas-cromatogramma del biodiesel ottenuto dall'olio di girasole

   Fig. 1B. Gas-cromatogramma del biodiesel ottenuto dall'olio di frittura esausto

   Fig. 1C. Composizione dei campioni di olio utilizzati (ME=metil estere; MG=monogliceridi; DG=digliceridi; TG=trigliceridi; GLY=glicerina)




2. Analisi ¹H NMR dei biodiesel preparati
   
   La risonanza magnetica nucleare o NMR è una tecnica estremamente potente che fornisce informazioni qualitative e quantitative riguardo a numerose specie chimiche con un singolo esperimento. In particolare, permette di ottenere informazioni relative principalmente alla struttura carboniosa del campione, attraverso l'analisi spettrale dei protoni contenuti nei composti. L'analisi non è distruttiva ma necessita comunque di quantità superiori (dell'ordine dei mg) rispetto ad altre tipologie di analisi (es. GC-MS). Il vantaggio principale risiede nell'assenza di pretrattamento delcampione.
   
   Cenni teorici: Teoria generale, Stati di spin, Effetto del campo magnetico, Chemical shift, Strumentazione.
   
   MATERIALE OCCORRENTE
   Apparecchio NMR
   Tubo NMR
   Pasteur di vetro con gommino
   CDCl₃*
   
   *Nonostante le quantità manipolate siano generalmente basse è necessario attenersi alle precauzioni riportate.
   
   Preparazione delcampione. Uno spettro NMR di una molecola organica può essere registrato sia in fase solida che in fase liquida. Di norma gli spettri vengono registrati in soluzione, sciogliendo il campione in un opportuno solvente.
   
   Il solvente. Poiché il solvente è in grande eccesso rispetto alla molecola in studio il problema è costituito dai segnali dei suoi nuclei (in pratica gli ¹H). Per questa ragione si usano solventi deuterati (¹H è stato sostituito con ²H). La frequenza di risonanza di ²H è molto diversa da quella di ¹H in ragione del diverso valore di γ di questo nucleo e quindi non disturba l'analisi del campione.
   Att. i solventi deuterati contengono sempre una piccola parte di protoni che non sono stati sostituiti dai deuteri e quindi presenteranno sempre un segnale nello spettro dovuto alla frazione non deuterata. Nell'analisi del biodiesel è stato utilizzato CDCl₃ (99.8%).
   
   La cella. E' costituita da un tubo di vetro con diametro 5-10 mm nel quale vengono posti ca. 1 mL di soluzione contenente il campione; il tubo viene collocato nell'apparecchio (nel campo magnetico) e posto in rotazione lungo il suo asse.
   
   Di seguito vengono riportati gli spettri ¹H NMR di campioni di biodiesel, disciolti in CDCl₃, analizzati in uno spettrometro Varian 500 MHz.

   Fig. 2A. Spettro protonico del biodiesel ottenuto dall'olio di girasole

   Fig. 1B. Spettro protonico del biodiesel ottenuto dall'olio di frittura esausto

1. SODIO IDROSSIDO
2. METANOLO
3. ALCOOL ETILICO
4. ETERE DIETILICO
5. FENOLFTALEINA
6. CLOROFORMIO DEUTERATO