Analiza chimica a sapunului

Curăţirea corpului, hainelor, obiectelor prin spălare datează din timpuri preistorice. Omul primitiv trăind în apropierea apei a descoperit că aceasta "spală murdăria".

Evoluţia civilizaţiei adus la apariţia unui material mai eficient pentru acest scop - săpunul primitiv.Majoritatea dintre noi folosim săpunul de un fel sau altul, pentru a ne curaţa

pielea. Este un mod rapid, simplu şi pînă nu demult considerat foarte igienic.Săpunul – cel mai simplu şi cel mai vechi produs de curăţare, cunoscut încă acum 4000

deani, pe vremea cînd popoarele din Asia Mica foloseau cenuşa plantelor suspendată în apă (lesie) pentru curăţare. Însă fenicienii au fost primii care au saponificat grăsimea de

capră cu scrumul bogat în carbonat de potasiu, obţinînd un produs solid, cu aspect ceros.

Proprietăţile săpunurilor

După definiţie săpunurile sunt săruririle acizilor graşi, ale acizilor naftenici sau ale acizilor rezinici. Dar cele pentru spălat sunt cele alcaline, sărurile de sodiu sau potasiu ai acestor acizi. S-a constatat că sărurile acizilor, cu molecule mai mari decîtC6, arată unele proprietăţi prin care se deosebesc în mod caracteristic de sărurile acizilor cumolecule mai mic(de exemplu: acetatul de sodiu). Aceste proprietăţi specifice, de săpun, sunt deosebit de marcate la sărurile acizilor C12-C18. Soluţiile de săpun, chiar diluate, au o tensiune superficială mult mai mică decît apa curată(75 dyn/cm2, la apa de 250C; 25-30 dyn/cm2 la sărurile de sodiu ale acizilor lauric, palmitic şioleic). Viscozitatea soluţiilor diluate de săpun nu diferă mult de aceea a apei; ea creşte însa foarte mult la soluţiile concentrate, care pot ajunge pîna la consitenţa de gel. Conductibilitatea electrică(echivalentă) a soluţiilor foarte diluate (sub n/1000) de săpun arată o comportare normală, ea scăzînd puţin şi continuu cu creşterea concentraţiei, la fel ca în cazul altor electroliţi. Cînd concentraţia trece de la anumită valoare (între n/1000 şi n/100, după natura acidului din săpun)conductibilitatea scade brusc.

Această comportare arată că, în soluţii foarte diluate, săpunurile sunt dizolvate sub formă deioni individuali. RCOO- si Na+; cînd concentraţia depăşeşte un anumit prag, are loc conglo-merarea anionilor, formînd particule coloidale de asociaţie sau micele. Proprietatea săpunului de a spăla este dată de existenţa moleculelor cu afinităţi diferite faţă deapă şi anume molecula sa are un radical alchil (R-), hidrocarbonat cu peste 8 atomi de carbon,insolubil în apă şi care reprezintă gruparea hidrofobă (fără afinitate faţă de apă) şi grupareacarboxil (-COO-), ion negativ, care poate realiza legături de hidrogen cu apa – gruparea hidrofila(cu afinitate faţă de apă). Săpunul înlătură murdăria deoarece în contact cu apa acesta reducetensiunea de suprafată a acesteea facînd-o să se împraştie şi să ude suprafeţele. Tensiunea de suprafaţă a unui lichid se explică prin faptul că fiecare moleculă este încercuită şi atrasă de alte molecule. Se creeză o tensiune odata cu atracţia exercitată de celelalte molecule. Acest lucru faceca apa să ude suprefeţele cu care intra în contact şi rezulta curăţirea suprafeţelor respective. Cînd moleculele de săpun vin în contact cu murdăria, formată în special din substanţe insolubileîn apă (grasimi de exemplu), se orientează cu partea hidrofilă spre apă şi cu cea hidrofobă spresubstanţa insolubilă. Astfel aceasta este divizată în particule foarte mici care sunt înconjurate de moleculele săpunului şi formează agregate numite micele ce trec în apă şi dau nastere unei emulsii. Dacă săpunurile au în compoziţie metale alcaline şi amoniac sunt solubile în apă şi sefolosesc pentru curăţirea grăsimilor solide.

Săpunurile se caracterizează prin aceea că moleculele lor, de formă alungită, posedă la una din margini o grupă polară, hidrofilă. Datorită acestei structuri, moleculel de săpun, sau mai corectanioni lor, au tendinţa de a se acumula la suprafata despărţitoare a soluţiei fatţ de mediulînconjurător, orientîndu-se cu grupa COO- însprea apă. Acestă proprietate conferă săpunului puterea sa de curăţire. Deşi săpunul este un bun agent de curăţare, eficacitatea sa este redusă cînd este folosit în apă“tare”. Duritatea apei este dată de prezenţa unor săruri minerale, de obicei calciu (Ca) şimagneziu (Mg), dar şi fier (Fe), şi mangan (Mn). Substanţele chimice care pot reduce tensiunea de suprafaţă se numesc agenţi tensio-activi. Ei au şi alte roluri importante în curăţire, ca dizolvarea, emulsificarea şi menţinerea petei pînă cînd seclăteşte. Agenţii tensio-activi dau şi alcalinitate, utilă la îndepărtarea petelor acide. Agenţii tensio-activi sunt clasificaţi după proprietaţile lor ionice (încărcătura electrică) în apa. Astfel distingem 4 mari grupe:• Anionici (încărcătura negativă)• Neionici (fără încărcătură)• Cationici (încărcătura pozitivă)• Amfolitici (încărcătura negativă sau pozitivă)

Compoziţia săpunurilor

În compoziţia săpunurilor intră grasimi şi uleiuri din plante care conţin trigliceride şi alcanisau săruri de potasiu şi sodiu. Original alcanii folosiţi la fabricarea săpunului erau obţinuţi din resturi de plante. Astăzi termenul „alcan” este folosit pentru substanţe care sunt baze (opusulacizilor) şi care reacţionează cu un acid neutralizat. Alcanii folosiţi la fabricarea săpunurior sunt:hidroxidul de sodiu (NaOH) - soda caustică şi hidroxidul de potasiu (KOH).

Metode de obţinere

Săpunurile se pot obţine prin mai multe metode, astfel avem:a). TransesterificareaCînd esterii sunt încalziţii cu alcooli, acizi sau alţi esteri în prezenţa unui catalizator se poateschimba gruparea alcool sau cea acid. Acest proces se numeşte transesterificarea, el este accele-rat de prezenţa unor cantităţi mici de acid sau de bază.Sunt cunoscute trei tipuri de transesterificare:• alcooliza – schimbarea grupărilor alcool;• acidoliza – schimbarea grupărilor acid;• schimbarea grupărilor între doi esteri . b). Hidroliza grăsimilor şi uleiurilor Pentru hidroliza grăsimilor sau a uleiurilor cu apa este nevoie de o agitare foarte bună a acestor doua faze nemiscibile.

c). Sinteza surfactanţilor În principiu surfactanţii se împart în trei grupe: anionici, cationici şi neionici. În prima grupă,de regulă intră săpunul (CH3-(CH2)14-COONa) şi un număr de surfactanţi sintetici cum suntsulfanţii (CH3)-(CH2)11-O-SO3 Na şi solfanţii R-C6H4-SO3 Na.

Ingredientele care au potenţial dăunător în multe săpunuri comerciale:A-pirina– o substantă derivată din seva raşinoasă a pinului, care este o componentă majoră aterebentinei şi poate afecta sistemul imunitar.A-terpinolol – aceasta substantă este extrem de iritantă pentru membranele mucusului.Expunerea frecventă sau prelungită (şi mai ales inhalarea repetată) poate cauza edem ăideasemenea dificultăţi de respiraţie.Benzaldehida– supranumită şi ulei de migdale amare, este un narcotic şi un anestezic care poate să cauzeze o depresie la nivelul sistemului nervos central. Cînd este inhalată, poate produce ameteli, varsături şi scădere bruscă de tensiune.Acetatul de benzil– un iritant pentru ochi şi plamîni şi un cunoscut cancerigen – asociatcancerului de pancreas.Etanol– apare pe lista substanţelor iritante, dţunatoare şi este folosit la farbricarea ojei deunghii sau/şi a diluantului. Aceastş chimicală poate irita căile respiratorii, poate pune în primejdie vederea şi cauzează pierderea controlului asupra muşchilor. Linalol– un narcotic care primejduieşte funcţia respiratorie şi activitatea motorie. Linalolulatrage şi albinele, care pot fi o problemă pentru cei care sunt alergici la ţntepătura de albină.Lauril sulfat de sodiu– folosit pentru a îmbunătăţi absorbţia altor chimicale, este deasemenea un agent umezitor care permite săpunului să se împrăştie şi să penetreze cu mai multăuşurinţă.LSS-ul distruge grăsimile şi pune în pericol abilitatea pielii de a rămîne hidratată. Eclasificat ca un mutagen, însemnînd că poate altera materialul genetic al celulelor. De fapt, LSS-ul a fost folosit în studiile/experimentele japoneze pentru a avansa mutaţiile bacteriene.Triclosan– un antibacterian şi un mutagen foarte uşor absorbit prin piele. Este un iritant pentru ochi şi este asociat cu un cauzator de probleme la ficat.

Clasificarea săpunurilora. După consistenţă:1.Săpunuri tari2.Săpunuri de praf3.Săpunuri moi şi săpunuri lichide

1. Săpunurile tari Săpunurile tari se obţin prin saponificarea grăsimilor cu hidroxizi alcalini.Săpunurile de miez.În această categorie intră săpunurile obţinute din soluţie apoasă prin pricipitare cu electroliţi. Această operatie se mai numeşte şi salifiere şi constă în adăugare declorură de sodiu cristalizată sau de soluţie apoasă saturată.Săpunurile de miez conţin cel putin 60% acizi graşi. Se fabrică prin mai multe procedee, înfuncţie de materiile prime întrebuinţate pentru saponificare.2. Săpunurile praf Săpunurile praf sunt utilizate mai ales la spălarea rufăriei fine. Ele se prepară din săpunuri demiez care se transformă în tăieţei, se usucă şi se macină într-o moară specială.De multe ori săpunurile praf se amestecă cu alte ingrediente, în scopul ameliorări calităţii lor.De exemplu, ele conţin substanţe chimice de albire produse sintetice cu putere mare de spumare.3. Săpunuri moi şi săpunuri lichide Săpunurile moi numite şi săpunuri pastă sunt în general săpunuri de potasiu obţinute dingrăsimi cu un conţinut mare de acizi nesaturaţi. Ele se fabrică în general din acizi graşi şi dincarbonat de potasiu avînd un conţinut de acizi graşi de circa 40%.

b. În dependenţă de utilizare:1.Săpunuri de toaletă şi de ras2.Săpunuri medicinale3.Săpunuri industriale1. Săpunuri de toaletă şi de ras Prin săpunuri de toaletă se întelege săpunuri folosite la spălarea şi la îngrijirea pielii. Ele pot fi solide, lichide şi în stare de pastă. Săpunurile de toaletă trebuie să fie cît mai neutre, pentru a nufi iritante.Astfel, trebuie fabricate din grasimi purificate şi în orice caz supergresate cu lanolină,derivaţi ai lanolinei, colesterină sau cremă, în cazul folosirii lor pentru tenurile uscate sausensibile.2. Săpunurile medicinale Săpunurile medicinale se fabrică în formă de bucăţi, de pastă, de praf şi în stare lichidă. Ele au incorporate anumite substanţe chimice cu acţiune dezinfectantă care nu suferă modificări calitative în amestec cu săpunul. Substanţele chimice folosite în mod curent sunt: sulful,formaldehida, acidul salicilic, camforul, fenolii.3. Săpunurile industriale Afara de săpunurile moi despre care s-a tratat mai înaite, se mai folosesc în diferite industrii,în special în cea textilă, diferite tipuri de săpunuri. Dintre acestea fac parte numai „sapunurile cu dizolvanţi”, care au o acţiune de curăţire mai bună datorită capacităţii lor de a dizolva grăsimileşi uleiurile minerale aflate pe fibrele textile.Dizolvanţii folosiţi în mod curent sunt: tetraclorura de carbon, tricloroetilena, benzina,acetona. Se introduc, de obicei, în timpul preparării săpunurilor, în proportie de10-50%.

c. După solubilitatea în apă:1.săpunuri solubile-săpunurile de sodiu şi potasiu;2.săpunuri insolubile-săpunuri de aluminiu, mangan, calciu, bariu, etc.

Tabelul de mai jos indică ce compuşi sînt folosiţi ca coloranţi şi culorile lor respective:.

Culoarea dorita Pentru sapunuri transparente Pentru sapunuri netrasparente

Culoarea rosie Alcanina,fucsina,eozina Cinabru,miniu

Culoarea galbena Extract de curcuma si acid picric Colorant cromic galben

Culoarea orange se obtine la amestecarea substantelor colorante rosii si galbene

Culoarea violeta este obtinuta din metilviolet sau la amestecarea vopselei rosii cu indigo-carmin

Culoarea cafenie se obtine din colorant cafeniu sau intunecat de anilina sau zahar ars