Química dos sabões e detergentes

Os sabões e detergentes (do latim detergere = limpar) são compostos químicos destinados à limpeza de materiais. Estes também são chamados de agentes tensoativos, pois possuem a capacidade de diminuir a tensão superficial da água.

São constituídos de sais de ácidos graxos, que são longas moléculas formadas por uma parte apolar (que é hidrofóbica – hidro = água; fobos = aversão) e uma extremidade polar (hidrófila – hidro = água; filos = amigo), dessa forma, interage tanto com a água (substância polar) quanto com a gordura (substância apolar).

A função do sabão e detergente é basicamente a mesma: limpar e remover gordura. Mas, então, qual a diferença entre eles?

SABÃO X DETERGENTE (SABÃO EM PÓ)

Quando usamos sabões e detergentes, a parte apolar (hidrofóbica) de suas moléculas liga-se à gordura, enquanto a parte polar liga-se à água (hidrofílica), agrupando-se na forma de pequenos glóbulos, denominados de micelas, em que as partes hidrofílicas ficam voltadas para a parte de fora da micela em contado com as moléculas de água, e a gordura fica na parte interna, em contato com a parte apolar ou hidrofóbica, processo semelhante ao que mostra a imagem a seguir:

Desse modo, as sujeiras gordurosas são aprisionadas no centro das micelas e podem ser removidas. Outro ponto é que os detergentes e os sabões têm a capacidade de diminuírem a tensão superficial da água, porque diminuem as interações entre as suas moléculas, facilitando, assim, que ela penetre em vários materiais para remover a sujeira.

Se você levar em conta a capacidade de remover gorduras, vai optar pelo detergente, mas se pensar em proteger a natureza vai preferir o sabão em barra.

Quimicamente falando, a diferença está na composição da estrutura molecular. Os sabões são essencialmente sais de sódio e potássio de diversos ácidos graxos, com base de gordura vegetal. Já os detergentes são misturas complexas de várias substâncias, no geral, de origem petroquímica, cada uma selecionada para efetuar uma ação particular durante a limpeza.

Detergentes:

São substâncias químicas que apresentam cadeias muito longas (quantidade grande de carbonos) constituídas apenas por átomos de carbono e hidrogênio, configurando aquilo que chamamos de regiões apolares. Além disso, na extremidade dessa cadeia longa, há um grupo polar.

A parte polar do detergente deve-se à presença de um grupo sulfonato, isto é, um átomo de enxofre interagindo com três átomos de oxigênio, ou de um grupo fosfato, que apresenta um átomo de fósforo interagindo com três átomos de oxigênio. Veja a representação da estrutura de um detergente:

Fórmula estrutural de um detergente

A parte polar (formada pelo sulfonato de sódio) do detergente é capaz de interagir com as moléculas de água. Já a parte apolar (formada apenas por carbonos e hidrogênios) interage com as moléculas de gordura. Assim, o detergente faz a gordura interagir com a água e formar uma emulsão.

Os detergentes mais comuns são sais derivados do ácido sulfúrico (H₂SO₄), que é um ácido forte e traz mais danos ao meio ambiente. Por isso, há a presença do enxofre (S) na estrutura do detergente. A matéria-prima básica dos detergentes é o petróleo, que é um recurso energético fóssil não renovável, assim podem ou não ter tensoativos biodegradáveis.

O caso mostrado acima é de um detergente biodegradável (cadeia carbônica não-ramificada), porém existem alguns detergentes, que apresentam ramificações na sua estrutura (cadeia carbônica ramificada) , tornando-os não biodegradáveis, ou seja, não são degradados pelos microrganismos se forem despejados em rios e lagos, que podem causar graves efeitos ambientais como consequente morte de diversos peixes, algas, insetos e aves aquáticas.

Se observarmos as embalagens dos sabões em pó, veremos que está escrito lava-roupas, e não sabão em pó. O correto é chamá-lo de detergente em pó, pois sua composição química é diferente da composição de um sabão.

Composição Química do Detergente em Pó

• Tensoativo aniônico (como alquil benzeno sulfonato de sódio e alquil éter sulfonato de sódio). Eles se unem à molécula de gordura e também à da água, retirando, assim, a gordura do tecido;
• Enzimas: Lipases e proteases são utilizadas com o objetivo de auxiliar na remoção de manchas. Isso acontece porque, quimicamente, as enzimas são catalizadores bioquímicos que promovem a transformação de moléculas complexas em moléculas mais simples. Assim, moléculas menores podem ser removidas de forma mais fácil das roupas;
• Alvejante (Perborato de Sódio): Ele age por oxidação, redução ou ação enzimática. Em água, produz o peróxido de hidrogênio, que é um poderoso agente oxidante. Eles reagem quimicamente com o pigmento da roupa, modificando a estrutura e resultando em uma mudança de coloração;
• Bloqueadores ópticos: são substâncias que absorvem a radiação ultravioleta ou luz ultravioleta e, logo em seguida, emitem uma luz azul fluorescente, mascarando, por exemplo, a coloração amarelada da roupa;
• Fragrâncias: São essências utilizadas para deixar um odor agradável nas roupas após o processo de lavagem. Vale ressaltar que as fragrâncias são essências (pertencem à função éster);
• Corantes: Substâncias utilizadas para dar cor ao produto;
• Agentes sequestrantes e quelantes: O EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético) é um exemplo de sequestrante. Eles interagem com os íons cálcio, magnésio e ferro presentes principalmente na água dura, não permitindo a interação de nenhum componente de ação de limpeza, como o tensoativo.

Sabões

São sais de ácidos carboxílicos originados a partir da reação química entre gorduras e bases fortes, como o NaOH. Veja a representação da estrutura química do sabão:

Fórmula estrutural de um sabão

Eles também apresentam cadeias carbônicas longas com uma parte apolar e polar. Dessa forma, a parte apolar (formada apenas por carbonos e hidrogênios) do sabão consegue interagir com gorduras, e sua parte polar (formada pelo grupo COONa), com a água, forma emulsões, como os detergentes.

Os sabões são sais de ácidos carboxílicos, que são ácidos fracos. Na estrutura desses sabões, o hidrogênio do grupo carboxílico (─COOH) é substituído por íons sódio (Na+), potássio (K+) ou amônio (NH4+). O resultado é que todos os sabões são biodegradáveis, pois são produzidos a partir de matérias-primas biodegradáveis, óleos e gorduras que passaram por um processo de saponificação.

CURIOSIDADES SOBRE OS SABÕES

Uma dúvida muito frequente sobre a confecção de sabão é sobre o uso da soda cáustica (NaOH). Sabe-se que ela é uma base forte (pH 14), podendo causar irritações na pele quando está no seu estado puro. Porém, quando ela é empregada na fabricação de sabão ocorre uma reação química de saponificação. A soda cáustica reage com os óleos no processo e resulta em sabão mais glicerina. Desta forma, quando o sabão passa por um processo de cura, toda soda cáustica presente reage com os óleos, formando um produto de pH próximo ao neutro.

Espuma significa limpeza?… Um produto que faz pouca espuma pode limpar até mais do que um produto que produz espuma em excesso. A espuma está relacionada à formação de bolhas de um gás que reage sobre o líquido quando ele é agitado. Essas bolhas têm relação pequena na remoção da sujeira. Os fabricantes têm a ciência de que o consumidor associa a formação de espuma com limpeza, então adicionam substâncias espumantes aos produtos, mesmo sabendo que os que não geram espuma são mais fáceis de serem removidos pela água. A espuma pode também gerar prejuízos ao consumidor, sendo que em excesso pode danificar a superfície dos objetos.

Qual produto é melhor, sabão ou detergente?… Se você levar em conta a capacidade de remover gorduras, vai optar pelo detergente, mas se pensar em proteger a natureza vai preferir o sabão em barra. Os sabões apresentam uma desvantagem quando a limpeza, pois em certos tipos de água (água que contenha cátions de cálcio, magnésio e ferro), estes não conseguem remover a sujeira e a gordura. Os detergentes ao contrário dos sabões, reagem com os cátions da água dura e, portanto, realizam a limpeza independentemente da água usada.

Os resíduos de sabão provenientes da limpeza doméstica vão parar no esgoto e consequentemente em rios. Lá sofrem decomposição pelos micro-organismos existentes na água, daí dizemos que se tornam biodegradáveis, ou seja, não poluem o meio ambiente. Os detergentes agem de forma contrária, pois a maioria não são biodegradáveis, ou seja, se forem despejados em rios e lagos, se acumulam formando uma densa camada de espuma, causando graves efeitos ambientais.

Por que os micro-organismos só quebram as moléculas de sabão? As enzimas produzidas por eles são capazes de quebrar somente as moléculas de cadeia carbônica linear presente nos sabões. Essas enzimas não reconhecem as cadeias ramificadas que caracterizam os detergentes, e por isso elas permanecem na água sem sofrer decomposição.