Trong quản lý chất lượng dầu mỡ công nghiệp và thực phẩm, chỉ số acid được định nghĩa là số miligam KOH cần dùng để trung hòa hết lượng acid béo tự do có trong 1,00 gam chất béo; chỉ số xà phòng hóa là số miligam KOH cần dùng để xà phòng hóa hoàn toàn các triglyceride và trung hòa hết lượng acid béo tự do có trong 1,00 gam chất béo. Để kiểm định một lô dầu cọ tinh luyện (mẫu X) gồm các triglyceride và một lượng nhỏ acid béo tự do (giả thiết các gốc hydrocarbon mạch dài trong X chỉ gồm palmitate -C15H31, stearate -C17H35 và oleate -C17H33), phòng thí nghiệm tiến hành ba thí nghiệm độc lập sau:
• Thí nghiệm 1: Hòa tan 10,00 gam mẫu X vào hỗn hợp dung môi trung tính (ethanol – ether) rồi tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn KOH 0,10 M. Đến điểm kết thúc chuẩn độ, thể tích dung dịch KOH đã tiêu tốn là 4,50 mL.
• Thí nghiệm 2: Đun nóng 50,00 gam mẫu X với 150,00 mL dung dịch KOH 1,50 M trong cồn đến khi phản ứng xà phòng hóa xảy ra hoàn toàn. Để trung hòa lượng KOH còn dư sau phản ứng cần vừa đủ 51,00 mL dung dịch chuẩn HCl 1,00 M.
• Thí nghiệm 3: Tiến hành phản ứng hydrogen hóa hoàn toàn 50,00 gam mẫu X (xúc tác Ni, t°, p) để làm no toàn bộ các liên kết đôi C=C, thấy thể tích khí H2 phản ứng tối đa là 1,2395 lít (đkc).
Cho các phát biểu sau:
a) Mẫu dầu cọ X có chỉ số acid bằng 2,52 và chỉ số xà phòng hóa bằng 194,88.
b) Quá trình hydrogen hóa ở thí nghiệm 3 làm tăng nhiệt độ nóng chảy của mẫu X do chuyển hóa các gốc oleate có cấu hình cis (gấp khúc) thành các gốc stearate bão hòa có thể xếp khít nhau hơn nhờ tương tác van der Waals.
c) Ở điều kiện thường, mẫu X tồn tại chủ yếu ở trạng thái lỏng vì hàm lượng gốc acid béo không no (oleate) trong mẫu chiếm ưu thế (lớn hơn) so với tổng hàm lượng các gốc bão hòa (palmitate, stearate).
d) Trong Thí nghiệm 1, bắt buộc phải dùng hỗn hợp dung môi trung tính thay vì dung dịch trong nước nhằm tránh việc chất béo bị thủy phân một phần trong môi trường kiềm ở nhiệt độ phòng, gây sai số cho quá trình chuẩn độ acid tự do.
(a) Đúng
TN1 chỉ trung hòa acid tự do cần nKOH = 0,45 mmol
—> Chỉ số acid = 0,45.56/10 = 2,52
TN2 trung hòa và xà phòng hóa hoàn toàn.
nKOH ban đầu = 225 mmol; nKOH dư = nHCl = 51 mmol
—> nKOH phản ứng với mẫu X = 225 – 51 = 174 mmol
—> Chỉ số xà phòng hóa = 174.56/50 = 194,88
(b) Đúng, sau khi hydrogen hóa hoàn toàn, mẫu X chuyển hóa thành acid béo và chất béo no với các gốc thẳng nên dễ dàng sắp xếp chặt chẽ hơn và có nhiệt độ nóng chảy cao hơn.
(c) Sai, kết quả cho thấy 50 gam X có tổng 174 mmol gốc, trong đó:
n gốc không no (-C17H33) = nH2 = 0,05 mol = 50 mmol
n gốc no = 174 – 50 = 124 mmol
Như vậy mẫu no vẫn chiếm ưu thế vượt trội nên dầu cọ loại này ở thể rắn.
(d) Đúng, thí nghiệm 1 nhằm mục đích xác định lượng acid tự do nên cần ngăn phản ứng xà phòng hóa, vì vậy ta chọn dung môi ethanol – ether để hạn chế quá trình thủy phân, tăng độ chính xác cho phép chuẩn độ.