Síntese de sabão e detergente

Síntese de sabão e detergente

CEPHAS - Centro de Educação Profissional Hélio Augusto de Sousa

SÍNTESE DE SABÃO E DETERGENTE

Nome: Roseli de Fátima Alves No20 Curso: Química Industrial

Nome: Sheila Machado Guimarães No23 Período: Manhã

Nome: Talita Camargo de Abreu No25 Módulo: II

Data: 02/10/09

Componente: Tecnologia Química Código: 2090 Prof o Edgard

  • Objetivo

Obter sabão e detergente através dos conhecimentos adquiridos teoricamente, como a reação de saponificação e posteriormente fazer a purificação dos tensoativos.

  • Introdução Teórica

O sabão comum que utilizamos atualmente é simplesmente uma mistura de sais de sódio ou potássio de ácidos graxos de cadeia longa. É uma mistura porque a gordura a partir da qual é preparado é constituída de uma mistura, e esta é tão eficiente para lavagem quanto um sal puro.

A primeira vista, pode-se ter a impressão de que estes sais são solúveis em água; de fato, podem-se preparar as chamadas "soluções da sabão". Elas não são, entretanto, verdadeiras soluções, onde as moléculas do soluto movem-se livremente entre as moléculas do solvente. Verifica-se, na realidade, que o sabão se dispersa em agregados esféricos denominados micelas, cada uma das quais pode conter centenas de moléculas de sabão. 

Uma molécula de sabão tem uma extremidade polar, -COO-Na+, e uma parte não polar, constituída por uma longa cadeia alquílica, normalmente com 12 a 18 carbonos. A extremidade polar é solúvel em água (hidrófila - que tem afinidade por água). A parte apolar é insolúvel em água, e denomina-se hidrófoba (ou lipófila - que tem aversão por água e afinidade por óleos e gorduras), mas é evidentemente solúvel em solventes apolares. Moléculas deste tipo denominam-se anfipáticas - que têm extremidades polares e apolares e, além disso, são suficientemente grandes para que cada extremidade apresente um comportamento próprio relativo à solubilidade em diversos solventes. 

De acordo com a regra "polar dissolve polar; apolar dissolve apolar", cada extremidade apolar procura um ambiente apolar; em meio aquoso, o único ambiente deste tipo existente são as partes apolares das outras moléculas do sabão, e assim elas se agregam umas às outras no interior da micela. As extremidades polares projetam-se da periferia dos agregados para o interior do solvente polar, a água. Os grupos carboxilatos carregados negativamente alinham-se à superfície das micelas, rodeados por uma atmosfera iônica constituída pelos cátions do sal. As micelas mantém-se dispersas devido à repulsão entre as cargas de mesmo sinal das respectivas superfícies.

Uma micela pode conter centenas de moléculas de sais de ácidos graxos. Ainda resta, entretanto, uma questão cabal a responder: como o sabão remove a gordura, sendo feito dela? O problema na lavagem pelo sabão está na gordura e óleo que constitui ou que existe na sujeira. Apenas a água não é capaz de dissolver as gorduras, por serem hidrofóbicas; as gotas de óleo, por exemplo, em contato com a água, tendem a coalescer (aglutinar-se umas às outras), formando uma camada aquosa e outra oleosa. A presença do sabão, entretanto, altera este sistema. As partes apolares das moléculas do sabão dissolvem-se nas gotículas do óleo, ficando as extremidades de carboxilatos imersas na fase aquosa circundante. A repulsão entre as cargas do mesmo sinal impede as gotículas de óleo de coalescerem. Forma-se, então, uma emulsão estável de óleo em água que é facilmente removida da superfície que se pretende limpar (por agitação, ação mecânica, etc.).

A chamada água dura contém sais de cálcio e magnésio que reagem com o sabão formando carboxilatos de cálcio e magnésio insolúveis (a crosta que se forma nas bordas do recipiente que continha o sabão).

Os detergentes são produtos sintéticos destinados a remover detritos de superfícies sólidas, lisas ou porosas. O sabão é, na verdade, um tipo mais simples de detergente e compreende todos os sais de ácidos gordurosos. Os sabões se dividem em duros, ou sódicos, e moles, ou potássicos. Quando tanto o sódio como o potássio estão presentes em sua composição, o sabão se classifica segundo a base preponderante.

O elemento básico do detergente é um agente de superfície ou agente tensoativo, que reduz a tensão superficial dos líquidos, sobretudo da água, e facilita a formação e a estabilização de soluções coloidais, de emulsões e de espuma no líquido. Para penetrar na superfície e interfaces dos corpos (adsorção), a molécula do agente tensoativo contém uma parte polar ou hidrofílica, solúvel em água, e uma parte lipofílica, solúvel em gordura.

Os detergentes dividem-se em aniônicos, em que a atividade superficial é desempenhada por íons negativos (ânions); catiônicos, em que a mesma é desempenhada por íons positivos; não-iônicos, cuja molécula inteira é superficialmente ativa; e anfolíticos, em que a atividade superficial pode ser positiva ou negativa, de acordo com o índice de acidez (pH) da solução.

Tanto sabões quanto detergentes pertencem a um mesmo grupo de substâncias químicas - os tensoativos. Assim sendo, os dois produtos são redutores de tensão superficial e possuem a característica comum de, quando em solução e submetidos à agitação, produzirem espuma. Por esse motivo, ambos são utilizados para limpeza.

As diferenças encontradas entre os sabões e detergentes situam-se, principalmente, em sua forma de atuar em águas duras e águas ácidas. Os detergentes, nessas águas, não perdem sua ação tensoativa, enquanto que os sabões, nesses casos, reduzem grandemente e até podem perder seu poder de limpeza. Os sais formados pelas reações dos detergentes com os íons cálcio e magnésio, encontrados em águas duras, não são completamente insolúveis em água, o que permite ao tensoativo sua permanência na solução e sua possibilidade de ação. Em presença de águas ácidas, os detergentes são menos afetados, pois possuem também caráter ácido e, novamente, o produto formado não é completamente insolúvel em água, permanecendo, devido ao equilíbrio das reações químicas, em solução e mantendo sua ação de limpeza.

  • Materiais e Reagentes utilizados

    • Vidro de relógio;

    • Espátula;

    • Balança analítica;

    • Proveta;

    • Béquer;

    • Bastão de vidro;

    • Papel tornassol;

    • Pipeta;

    • Conta-gotas;

    • Funil;

    • Papel de filtro;

    • Argola;

    • Suporte universal;

    • Erlenmeyer;

    • Chapa aquecedora;

    • Hidróxido de sódio;

    • Água destilada.

    • Óleo;

    • Bissulfito de sódio;

    • Álcool octílico;

    • Ácido sulfúrico concentrado;

    • Hidróxido de potássio;

    • Fenolftaleína.

  • Procedimento

Síntese de sabão e detergente

Procedimento 1: Síntese de sabão

  1. Pesar 4g de NaOH e dissolver em 20 mL de água destilada (cuidado com os vapores e o aquecimento da solução);

  2. Medir com uma proveta 20 mL de óleo;

  3. Transferir o óleo para o béquer com o hidróxido sob agitação lenta e constante até a formação de uma emulsão;

  4. Adicionar 0,20g de bissulfito de sódio e agitar até ficar homogêneo;

  5. Verificar o pH com o auxílio de papel indicador (pH deve ser básico);

  6. Deixar o béquer em repouso.

Procedimento 2: Síntese de detergente

  1. Transfira 10 mL de álcool octílico para um béquer de 50 mL;

  2. Adicione 7 mL de ácido sulfúrico concentrado;

  3. Em outro béquer transfira 10 mL de KOH 2 mol/L e 2 gotas de fenolftaleína;

  4. Adicione nesse segundo béquer a solução do primeiro até a mudança de cor;

  5. Observe a formação de um precipitado, filtre-o e deixe secar.

Purificação de Tensoativos

Procedimento 3: Purificação de sabão

  1. Pese o sólido obtido na síntese do sabão e anote a massa;

  2. Transfira-o para um erlenmeyer com 50 mL de EtOH absoluto;

  3. Aqueça com o auxílio de uma chapa até a solubilização completa;

  4. Filtre o sólido formado;

  5. Deixe esfriar até atingir a temperatura ambiente e em seguida coloque na geladeira;

  6. Seque o sólido e pese a amostra.

Procedimento 4: Purificação de detergente

  1. Pese o sólido obtido na síntese do sabão e anote a massa;

  2. Transfira-o para um erlenmeyer com 50 mL de EtOH absoluto;

  3. Aqueça com o auxílio de uma chapa até a solubilização completa;

  4. Filtre o sólido formado;

  5. Deixe esfriar até atingir a temperatura ambiente e em seguida coloque na geladeira;

  6. Seque o sólido e pese a amostra.

  • Resultados e Discussões

No procedimento 1 (síntese de sabão), pesou-se 3,9930g de NaOH e 0,2008g de bissulfito de sódio. O pH verificado realmente foi básico, pois o papel indicador tornassol vermelho ficou azul. Obteve-se através da mistura do óleo com a base, a formação do sabão pela seguinte reação:

A massa obtida ao fim do processo foi de 39,9339g.

A purificação do sabão consiste no fato de este, nesta etapa, estar extremamente cáustico (excesso de base), esse excesso é retirado com álcool, por isso se adicionou o álcool octílico após o sabão ser pesado, e de incolor passou a ser amarelo. Foi levado a aquecimento porque sabões são mais solúveis a quente.

No procedimento 2, ocorreram as seguintes reações:

CH3-(CH2)7-OH + H2SO4 CH3-(CH2)7-OSO3H + H2O

(álcool oct.) (ácido sulfônico)

CH3-(CH2)7-OSO3H + KOH CH3-(CH2)7-OSO3K + H2O

(ácido sulfônico) (detergente)

A massa obtida ao fim do processo foi de 22,6930g. O álcool adicionado tem a mesma finalidade de quando adicionado ao sabão.

Cálculos:

PM Álcool octílico = 130g

Densidade = 0,834 g/mL

CH3-(CH2)7-OH + H2SO4  CH3-(CH2)7-OSO3H + H2O

130 ------------------------------- 232

0,834----------------------------- x x = 14,88 g

CH3-(CH2)7-OSO3H + KOH CH3-(CH2)7-OSO3K + H2O

232 ----------------------------------290

14,88 ---------------------------------- x x = 17,32 g

Peso do detergente após a filtragem com EtOH: 11,8763 g

17,3200 g -------- 100 %

11,8763 g -------- x x ~ 69 % de rendimento.

  • Conclusão

Verificou-se que o princípio ativo de sabões e detergentes que é responsável por eliminar resíduos oleosos é o mesmo, consistindo em agir como emulsificante, envolvedo e eliminando as partículas de gordura. Porém, o processo de obtenção dos mesmos é diferente, pois os detergentes são obtidos a partir do ácido sulfônico e base forte, o ácido sulfônico por sua vez é obtido pela reação entre álcool e ácido sulfúrico. Já o sabão é obtido pela reação de saponificação que se dá entre um triéster (glicerídeo – óleo) e uma base forte, produzindo além do sabão – que nada mais é que um sal de ácido graxo – o glicerol (ou glicerina), que é um triálcool.

  • Bibliografia

http://www.nossofuturoroubado.com.br/arquivos/junho_09/quimica_dos_saboes.PDF

http://www.members.tripod.com/alkimia/saboes_detergentes.htm

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