Tłuszcze to estry glicerolu i wyższych kwasów karboksylowych, które uzyskuje się z komórek i tkanek, m.in. poprzez ekstrakcjęekstrakcjaekstrakcję niepolarnymi rozpuszczalnikami. Tłuszcze zwierzęce i tłuszcze (oleje) roślinne są substancjami bezwonnymi i pozbawionymi smaku. Co ciekawe, to rozpuszczalność jako właściwość fizyczna, a nie struktura, jest cechą wspólną dla wszystkich tłuszczów.

Tłuszcze zwierzęce to tłuszcze nasycone (czyli posiadające wiązania pojedyncze pomiędzy atomami węgla), pochodzące od nasyconych wyższych kwasów karboksylowych, np. kwasu palmitynowego (kwasu heksadekanowego) czy stearynowego (kwasu oktadekanowego) o następujących wzorach sumarycznych: ${\text{C}}_{15}{\text{H}}_{31}\text{COOH}$, ${\text{C}}_{17}{\text{H}}_{35}\text{COOH}$. Mogą również zawierać w niewielkich ilościach reszty nienasyconych kwasów tłuszczowych. Najczęściej są to ciała stałe.

RKPZuzjTadMLE

Zdjęcie przedstawia gliniane naczynie ze smalcem stojące na stole. Do smalcu wbity jest nóż. W tle pokrojone na kawałki ciasto leżące na talerzu oraz inne dania.

Ciekawostka

Wyjątek stanowi tran, który jest tłuszczem ciekłym, otrzymywanym z wątroby niektórych ryb (np. z dorszy czy rekinów) i tkanki tłuszczowej nielicznych ssaków morskich (np. z wielorybów czy fok).

R18OHFdj2OqW9

Zdjęcie przedstawia miseczkę, do której z butelki wlewana jest oliwa z oliwek. Obok miseczki leży kilka oliwek.

Tłuszcze roślinne to tłuszcze nienasycone (posiadające wiązania wielokrotne pomiędzy atomami węgla), pochodzące od nienasyconych wyższych kwasów karboksylowych, np. kwasu oleinowego, linolowego czy linolenowego o następujących wzorach sumarycznych: ${\text{C}}_{17}{\text{H}}_{33}\text{COOH}$, ${\text{C}}_{17}{\text{H}}_{31}\text{COOH}$ i ${\text{C}}_{17}{\text{H}}_{29}\text{COOH}$. Najczęściej są to tłuszcze o ciekłym stanie skupienia.

Ciekawostka

Wyjątek stanowi masło kakaowe i kokosowe, które są tłuszczami stałymi. Masło kakaowe otrzymywane jest z nasion dojrzałych owoców kakaowca, natomiast masło kokosowe poprzez tłoczenie i rozgrzanie kopry twardego miąższu orzechów palmy kokosowej.

RTuoZbrzPmIHv

Na zdjęciu znajdują się kawałki masła kakaowego. Przypominają kawałki twardego żółtego sera.

Przyjrzyjmy się właściwościom fizycznym głównych przedstawicieli tłuszczów zwierzęcych i roślinnych.

Rodzaj tłuszczu	Tłuszcz zwierzęcy	Tłuszcz roślinny
Nazwa	tristearynian glicerolu	trioleinian glicerolu
Stan skupienia	stały	ciekły
Temperatura topnienia $\left[°\text{C}\right]$	$\mathrm{74,0}$	$-\mathrm{5,5}$
Temperatura wrzenia $\left[°\text{C}\right]$	$\mathrm{300,0}$	$\mathrm{235,0}$
Gęstość $\left[\frac{\mathrm{g}}{{\text{cm}}^3}\right]$	$\mathrm{0,86}$	$\mathrm{0,99}$
Rozpuszczalność w wodzie	praktycznie nierozpuszczalny	praktycznie nierozpuszczalny
Wzór tłuszczu	RfQwzpEVOguLC Na ilustracji jest wzór tristearynianu glicerolu: po lewej stronie wzoru z góry na dół łączą się ze sobą następujące grupy - metylenowa z grupą CH, ta z kolei łączy się z kolejną grupą metylenową. Po prawej stronie wzoru każda z nich łączy się z grupą COO, a ta z kolei z grupą ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{35}$.	R1SqPKdvhMPda Na ilustracji jest wzór trioleinianu glicerolu: po lewej stronie wzoru z góry na dół łączą się ze sobą następujące grupy - metylenowa z grupą CH, ta z kolei łączy się z kolejną grupą metylenową. Po prawej stronie wzoru każda z nich łączy się z grupą COO, a ta z kolei z grupą ${\mathrm{C}}_{17}{\mathrm{H}}_{33}$.

Indeks górny Kaznowski K., Chemia. Vademecum maturalne, Warszawa 2016, s. 214. Indeks górny koniec^{Kaznowski K., Chemia. Vademecum maturalne, Warszawa 2016, s. 214.}

Ciekawostka

Czy wiedziałeś, z czego wynika ciekły stan skupienia tłuszczów roślinnych?

Wynika to z budowy geometrycznej izomerówizomeryizomerów cis wyższych kwasów karboksylowych, z których składają się tłuszcze.

Poniżej znajduje się wzór kreskowy kwasu oleinowego. Występowanie wiązania podwójnego pomiędzy $9$ a $10$ atomem węgla uniemożliwia swobodny obrót podstawników wokół wiązania $\mathrm{C}=\mathrm{C}$. Konsekwencją tego jest utworzenie stereoizomerówstereoizomerystereoizomerów (czyli izomerów cis i trans) i brak możliwości upakowania cząsteczek w zwartą sieć przestrzenną, tak jak to ma miejsce w przypadku tłuszczów nasyconych, które zbudowane są z reszt kwasowych np. poniższego kwasu stearynowego.

RIU466RsFNveu

Na ilustracji jest wzór strukturalny kwasu oleinowego. Na dole wzoru są dwa atomy węgla połączone wiązaniem podwójnym. Każdy z nich łączy się na dole z atomem wodoru. Od atomów węgla lewej i prawej stronie biegną nieco w górę i na boki długie zygzakowate łańcuchy. Łańcuch po prawej stronie zakończony jest wiązaniem podwójnym, z którym łączy się tlen, i wiązaniem pojedynczym biegnącym do atomu wodoru.

RG0rqYktQSewH

Na ilustracji jest wzór strukturalny kwasu stearynowego. To długi zygzakowaty łańcuch, którego pierwsza dłuższa część łączy się po lewej stronie z krótszym łańcuchem na dole. Górna część długiego łańcucha jest zakończona grupą OH oraz atomem tlenu łączącym się wiązaniem podwójnym z ostatnim atomem węgla.

Taka struktura długich łańcuchów węglowych wpływa również na znaczne obniżenie temperatur topnienia tłuszczów roślinnych, w porównaniu do tłuszczów zwierzęcych o zbliżonej masie molowej.

Tłuszcze nasycone mają regularny kształt, co pozwala im łatwo upakować się w sieć przestrzenną, ze względu na możliwość wyginania łańcuchów węglowych.

RpsF51aYnpJhF

Na ilustracji jest model przestrzenny, pręcikowo‑kulkowy kwasu stearynowego. Model to zygzakowaty łańcuch główny, bez rozgałęzień. Zbudowany jest z 18 atomów węgla (czarne kulki). Skrajny atom węgla po lewej stronie łańcucha łączy się z trzema atomami wodoru. Skrajny atom węgla po prawej stronie łączy się z dwoma atomami tlenu (czerwone kulki). Z jednym z nich łączy się na górze za pomocą wiązania podwójnego, z drugim za pomocą wiązania pojedynczego. Drugi atom węgla łączy się z atomem wodoru. Każdy z pozostałych atomów węgla łączy się z dwoma atomami wodoru (białe kulki).

Im większe dopasowanie, tym większe są siły międzycząsteczkowe, a w konsekwencji wyższa temperatura topnienia.

Natomiast w nienasyconych tłuszczach występują strukturalne zagięcia łańcuchów węglowodorowych, ze względu na brak możliwości swobodnego obrotu podstawników wokół wiązań wielokrotnych.

RMjvAUlbQMjmE

Na ilustracji jest model przestrzenny, pręcikowo‑kulkowy kwasu oleinowego. W centrum modelu są dwa atomy węgla (czarne kulki) połączone wiązaniem podwójnym. Po ich lewej i prawej stronie są zygzakowate łańcuchy zbudowane z atomów węgla. Atomy węgla łączą się z dwoma atomami wodoru (białe kulki), każdy z nich, z wyjątkiem skrajnego atomu węgla po lewej i prawej stronie łańcucha. Po lewej stronie łańcucha atom węgla łączy się z trzema atomami wodoru, a ostatni atom węgla po prawej stronie łańcucha łączy się z dwoma atomami tlenu (czerwone kulki). Z jednym z nich łączy się za pomocą wiązania podwójnego, z drugim za pomocą wiązania pojedynczego. Drugi atom węgla łączy się z atomem wodoru.

Taka struktura długich łańcuchów węglowych w kwasach nienasyconych wpływa na znaczne obniżenie temperatur topnienia tłuszczów roślinnych, w porównaniu do tłuszczów zwierzęcych o zbliżonej masie molowej.

Warto tutaj wspomnieć o możliwości utwardzenia tłuszczu, np. poprzez katalityczne uwodornienie części lub wszystkich wiązań wielokrotnych zawartych w tłuszczu. Taka reakcja chemiczna zachodzi zgodnie z poniższym równaniem.

RQt7kgr0IZGAx

Na ilustracji jest równanie reakcji: jedna cząsteczka trioleinianu glicerolu, tłuszcz ciekły, dodać trzy cząsteczki wodoru strzałka w prawo, nad strzałką jedna cząsteczka platyny, pod strzałką napis: katalizator, jedna cząsteczka tristearynianu glicerolu, tłuszcz stały.

Długie, hydrofobowe („bojące się” wody) łańcuchy węglowodorowe w strukturze tłuszczów wpływają na ich słabą rozpuszczalność w wodzie. Wobec tego tłuszcze praktycznie nie rozpuszczają się w niej, bardzo słabo w alkoholu etylowym, natomiast bardzo dobrze w rozpuszczalnikach, takich jak np. benzyna, tetrachlorometan, chloroform czy benzen i toluen. Tłuszcze są zatem związkami niepolarnymi, rozpuszczającymi się w rozpuszczalnikach niepolarnych, zgodnie z zasadą, że „podobne rozpuszcza się w podobnym”.

Ciekawostka

RILDCBCaNca2A

Na zdjęciu w słoikach znajdują się różne orzechy - laskowe, włoskie, nerkowca oraz oliwki, oliwa w butelce i awokado.

Dobra rozpuszczalność tłuszczów w ciekłych węglowodorach wykorzystywana jest do wyodrębniania ich z resztek nasion roślin oleistych, np. słonecznika, rzepaku, awokado, lnu czy soi. Główna część olejów wydzielana jest już podczas tłoczenia. Natomiast pozostałość ogrzewa się z niepolarnym rozpuszczalnikiem, a cały roztwór poddaje się następnie destylacji. Na koniec taki olej ulega oczyszczaniu (rafinacji) i stosuje się go do celów technicznych.

Słownik

Bibliografia

Danikiewicz W., Część III. Chemia organiczna, Warszawa $2009$.

Kaznowski K., Chemia.Vademecum maturalne, Warszawa $2016$.

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa $2000$.

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa $2016$.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, Warszawa $1985$.