Propriedades dos sabões e detergentes

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Figura 5.1 – Agente quelante.

Figura 6.1.1: Fluxograma de produção de sabão.

Figura 6.1.2: Processo de saponificação.

Figura 6.1.3: Exemplo de fabricação comercial de sabonete.

Figura 6.2.1: Fluxograma de produção de detergente.

1 Introdução

A produção de sabões e detergentes existente é fruto das sucessivas transformações tecnológicas ocorridas durante a história, quando primeiro apareceu, em 2800 a.C., o sabão era utilizado como creme para pentear, e eram desconhecidos outros usos úteis deste material. O detergente por ser mais recente, já fora melhor aproveitado desde sua criação, o principal papel desempenhado por ambos os produtos é o de removedor de sujeiras na limpeza, por meio de suas características tensoativas. Suas diversas formas diferenciam-se no comportamento em água duras ou ácidas e também em sua composição química que tem propósito bem definido antes de sua fabricação em massa. A grande importância higiênica e a relevância econômica adquirida ao longo dos séculos por estes dois produtos, conferem ao sabão e detergente destaque também no meio acadêmico, seja na busca por novos métodos de produção, que envolvem estudos quanto ao aumento da eficiência de métodos antigos ou na utilização de novos materiais que podem resultar em mais benefícios para a sociedade em geral, colocando-os entre os principais temas a serem estudados e discutidos em um curso de Engenharia Química.

2 História

As primeiras evidências sobre um material parecido com o sabão foram encontradas em uma placa de argila confeccionada em aproximadamente 2800 a. C. na região da antiga Babilônia. Suspeita-se que o sabão surgiu a partir da prática de se ferver gordura animal com cinzas. Por volta do ano de 23-79 d.C., o historiador romano Plínio, o Velho, utilizou o nome sabão pela primeira vez em sua obra Naturalis Historia, onde este discute a produção do sabão duro e mole, mas o seu uso descrito seria como uma pomada para cabelo. Em 1791, o químico francês Nicolas Leblanc descobriu como fabricar carbonato de sódio ao reagir cloreto de sódio com gordura, o que impulsionou a produção em larga escala do sabão.

Em 1890, o químico alemão A. Krafft observou que pequenas cadeias de moléculas ligadas ao álcool funcionavam como sabão. Em razão desta descoberta, Krafft produziu o primeiro detergente do mundo, mas devido ao corte de suprimento de gorduras naturais durante a Primeira Guerra, a novidade não passou de uma curiosidade química. Curiosidade que foi retomada por H. Gunther e M. Hetzer, dois químicos alemães, que deram continuidade as pesquisas de Krafft e, em 1916 lançaram o primeiro detergente sintético com fim comercial, o Nekal. E após mudanças no modo de produção, na distribuição de matérias primas pelo mundo e avanços tecnológicos, foi adotado o petróleo como matéria prima principal de detergentes a partir do ano de 1950.

3 Tensoativos

Tanto sabões como detergentes pertencem a um mesmo grupo de substâncias químicas: os tensoativos. Tensoativos são substâncias capazes de reduzir a tensão superficial de um líquido, realizando interações intermoleculares entre as moléculas do líquido e as do tensoativo. Entretanto, essas interações são de natureza diferente quando comparadas às interações das moléculas do liquido umas com as outras.

Visto a natureza das propriedades químicas dos tensoativos, é importante a introdução de conceitos essenciais para se obter uma visão geral do que são estes compostos.

3.1 Polaridade

A polaridade de uma molécula depende se suas ligações químicas se são polares ou não. A polaridade de uma ligação é maior ou menor, dependendo da eletronegatividade dos átomos envolvidos (DALTIN 2011). Esta propriedade está diretamente ligada com a miscibilidade de substancias, como por exemplo se tentarmos misturar água e um hidrocarboneto:

Para que uma molécula de um hidrocarboneto possa se misturar, ela deve vencer as forças de atração entre as moléculas de água. Essas forças seriam substituídas por forças muito menores, já que o hidrocarboneto não apresenta polaridade diferentemente da água que é polar. Essa substituição de forças de grande magnitude por forças de atração menores não é espontânea, e mesmo quando agitadas as moléculas de água tendem a se reorganizar devido a estabilidade gerada pela polaridade, não permitindo que os hidrocarbonetos se misturem.

A partir disso, temos que substâncias polares dissolvem ou se misturam somente em substâncias polares, e que substâncias apolares dissolvem ou se misturam somente em substâncias apolares (DALTIN 2011).

3.2 Tensão superficial

Ainda utilizando a água como exemplo, sabemos que cada uma de suas moléculas sofre forte atração pelas moléculas vizinhas. De acordo com Daltin (2011), cada molécula de água tem um número de moléculas vizinhas que a atraem, mas a soma vetorial das forças de atração tem uma resultante nula, já que há vizinhas por todos os lados. No entanto, isso não ocorre com as moléculas de água que estão na superfície.

As moléculas de água localizadas na superfície sofrem a atração das moléculas abaixo delas, mas não têm moléculas de água acima delas. Isto faz com que as moléculas da superfície estejam “desbalanceadas”, ou seja, com uma força resultante de atração perpendicular à superfície e voltada para dentro do líquido. Esta força está permanentemente puxando as moléculas de água da superfície para dentro do líquido.

Se o volume de líquido é grande, o número de moléculas na superfície do líquido é muito pequeno em relação ao total de moléculas. Com isso, em volumes maiores de líquidos a tensão superficial pouco influencia no seu comportamento, pois nessa proporção, a tensão superficial quase não é sentida como propriedade do líquido. Em contrapartida, para volumes pequenos, como o de uma gota, a tensão superficial é uma característica físico-química de grande importância. Uma das características mais importantes da tensão superficial em gotas de líquido é que essa propriedade é que determina o tamanho da própria gota.

3.3 Molhabilidade

Como é descrito por Lévy (1993) o termo molhabilidade é utilizado